WO2004028675A1 - Mixing device and covering device, use thereof and method for modifying and derivatising carbohydrates - Google Patents

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WO2004028675A1
WO2004028675A1 PCT/AT2003/000261 AT0300261W WO2004028675A1 WO 2004028675 A1 WO2004028675 A1 WO 2004028675A1 AT 0300261 W AT0300261 W AT 0300261W WO 2004028675 A1 WO2004028675 A1 WO 2004028675A1
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carbohydrates
mixing
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Dietmar Grüll
Ondrej Mikla
Marnik Wastyn
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Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt
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Definitions

  • the invention relates to the use of a mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
  • the invention relates to a mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof with a discharge device.
  • the invention further relates to the use of the mixing device with the discharge device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
  • the invention further relates to a method for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
  • a discontinuous process is known from US Pat. No. 3,527,606, in which starch in particle form is suspended in a thickener with a stirring agent for mechanical treatment of the material to be modified by means of centrifugal force.
  • the starch particles are flung against the wall of the thickening cooker in order to achieve heat transfer between the particles and the wall for modification.
  • extruder Another device that is also used and common in many other fields of application is the extruder, in which the material to be treated is subjected to a continuously working process.
  • the extruder housing can be equipped with a cooling or heating jacket, as a result of which a constant process temperature is maintained.
  • the retention times of the material to be treated in the extruder housing depend on the length of the extruder screw, but this often turns out to be disadvantageous because the retention times are limited thereby. Negative results are also due to the permanent forced movement of the material and the operating conditions in the extruder housing, which can only be changed slightly. When using this process for the production of plasticized starch, the production of highly viscous products is not guaranteed, since the starch molecules in the extruder are exposed to excessive thermal and mechanical stress and are degraded in the process.
  • a similar continuous starch modification method is described in EP 710 670 B1, the starch to be modified being in a continuous powder stream via an inlet opening into a closed cylindrical one Turboreactor housing is introduced with a cooling or heating jacket.
  • a paddle wheel the blades of which are arranged helically on the shaft, is used for centrifuging and the simultaneous advancement of the reaction material in the direction of an outlet opening.
  • Any drying can be achieved by means of a turbo dryer, which is arranged at the outlet opening of the turbo-reactor and has a similar structure to the turbo-reactor.
  • the end product produced by this process consists of a dry product, in particular a dry powder.
  • the object of the present invention is now to improve and simplify the treatment of carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof, so that on the one hand a wide range of starting materials can be used and on the other hand diverse. e.g. viscous properties of the end product are obtained, the above-mentioned problems being avoided.
  • a mixing device comprising a mixing chamber with a movable mixer and a sealingly guided press plate, as described in AT 382 090 B, for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular weight and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof is used.
  • This device known per se - below also referred to as a press mixer or press mixer - for physical modification and / or chemical derivatization corresponds to a combination of the continuous and discontinuous (in batches) operations described above.
  • the modified carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof or end products produced in this way are advantageous as functional raw materials and / or additives in areas of application which range from the food, cosmetics and pharmaceuticals industry, dishwashing detergents industry to the textile industry and paper industry to the construction and plastics industries.
  • the products provided according to the present invention can be used for the production of insulating, insulating and building materials, such as composite materials, ceramic products, chipboard, plasterboard, packaging materials.
  • Such a wide range of applications for such products is based on the fact that the mixing system used according to the invention makes it easy to individually control and control the operating conditions within the mixing device.
  • the mixing device u used according to the invention includes a sealable seal Mixing chamber or a reactor vessel with a mixing tool and a sealingly guided axially movable base plate, which functions as a press plate.
  • the required reaction conditions of the material to be converted can be set individually using the rotatable and, independently of this, oscillatable mixer.
  • the applied mechanical energy of the mixing tool heats, for example, powdery starch to such an extent that it converts to a plasticized mass with a natural water content.
  • An additional admixture of solvent, such as when using conventional devices, is therefore no longer necessary, and a subsequent drying process, as with the autoclave process, is unnecessary.
  • the individual adaptation of the operating conditions of the mixing device used according to the invention also includes working under vacuum, as a result of which treatment of inulin, for example, delivers particularly good results.
  • the reactions can also be influenced using the press plate for applying pressure.
  • hydrophobizing substances have a lubricating effect during their treatment and the use of conventional devices, in particular the extruder, all too often leads to considerable problems of consistency in the product to be treated.
  • high-molecular carbohydrates there is a wide range of, among other things, high-molecular carbohydrates. Viscous properties can be achieved by means of the mixing device used according to the invention if native starch and / or degraded and / or already physically and / or chemically modified derivatives thereof are used. In addition to unchanged, high-molecular carbohydrates, carbohydrates that have already been treated can also be used as the starting material, as a result of which the properties of these materials can be further improved or changed with the aid of the above-mentioned mixing device, and therefore a wide range of uses of such treated products is also created.
  • native starch as a starting product is particularly favorable when the native starch is made from starch from corn, waxy maize, amylomais, potatoes, amylose-free potatoes, sweet potatoes, wheat, wax wheat, roe, barley, oats, aranthanth, tapioca, cassava, rice, Wax rice, peas and millet is selected.
  • These easily available substances are not only inexpensive, but also have extremely good properties with regard to their treatment or further processing and their industrial applicability.
  • the starting materials include sugars and sugar alcohols.
  • such materials can be optimally processed into viscous end products.
  • they are also a good starting material in the chemical industry, in particular in the food and pharmaceutical industries, but also as a starting product for polymers, raw materials for washing, plasticizers, emulsifiers and the like.
  • sugar selected from sucrose, maltose, fructose, as well as glucose and palatinose®, is used.
  • hydrogenated derivatives such as e.g. Palatinit®, sorbitol, mannitol, xylitol, maltitol, lactitol and other sugars and sugar alcohols listed in Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, volume 24, pages 749-793 can be used.
  • vegetable proteins can be mentioned as proteins, such as naturally occur together with the abovementioned starting products, but also animal protein, such as casein.
  • the use of the mixing plant used gives particularly good results if it is used for the production of carbohydrates, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols. More precisely, the production of carbohydrates is the re-synthesis of carbohydrates, and the polycondensation which is generally used to build up new carbohydrates is very efficient with the aid of the device according to the invention. It is clear that monomers or mixtures of the individual monomers (mono-, disaccharides and their sugar alcohols) are used, which are press-mixed in the mixing plant. In this way, for example, sugar substitutes, which are used for the production of low-calorie foods, such as Polydextrose®, can be produced quickly and without great effort.
  • Another object of the invention is to provide an improved mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof.
  • This is a modified mixing device, which has been described in part above, whereby this concept for the treatment of the starting materials mentioned is to be optimized.
  • the mixing device in question has at least one mixer and at least one sealing plate which is guided in a sealing manner in a mixing chamber which can be sealed by means of a cover.
  • a discharge device with a feed part and with a discharge part is provided.
  • a discharge device is provided, but is not further specified. It is known that a moderate and gentle process is required for the discharge of modified or plasticized carbohydrates, so that the end product to be obtained can be removed from the mixing plant with satisfactory consistency and viscous properties. Especially during the discharge process, there is often the problem of insufficient, reduced expansion or inflation of the plasticized end products, since the treated material is discharged or squeezed out of the conversion device too quickly and / or inconsistently, so that the gelatinized material is inhomogeneous, i.e. only on its surface, expanding. Such a misconduct of implementation and discharge can even lead to the expanded discharge product developing a hardness comparable to that of glass and thus being a completely unusable product.
  • the high-pressure-resistant sealing device described in EP 916 877 A2 for the homogenization or dispersion of sensitive liquid phases or solids has a high-pressure-resistant mixing container with an axially displaceably mounted rotor as a mixing tool and a plate-shaped element or pressure plate mounted above it.
  • the circumference of the pressure plate is equipped with a plurality of sealing elements. The mix to be treated is when the rotor and the plate-shaped element received and sheared in a gap between the rotor and the plate-shaped element.
  • the shear also acts on the material and, on the other hand, the sealing elements ensure that the mixing container is securely sealed against atmospheric influences, but it does not offer a solution Disadvantages mentioned above during the discharge process of the treated material.
  • a discharge device is not specified here either.
  • the discharge device of a mixing device comprises forced conveying, such as a screw conveyor, preferably a single-screw extruder, and is preferably arranged on the cover of the mixing chamber, other arrangements, horizontally or vertically along the reaction container, are also conceivable , Cell wheel locks, spindle pumps such as Mohno pumps, gear pumps or the like can also be used as forced conveyors. Forced conveyance as a discharge device creates an extended combination of the continuous and discontinuous treatment concept of Starting products for the preservation of broadband viscous properties, since the pressure conditions applied to the positively conveyed material can be controlled.
  • the unlimited control of the retention time and the application of pressure allows the discharge product to be fully expanded in order to achieve optimal, high-quality and, above all, homogeneous material properties.
  • the continuous movement of the discharge material creates a removal in defined, determinable batches, so that the discharge product can be removed from the mixing device as a sales manufacturer, but also as an easily processable strand.
  • the discharge device it is also conceivable for the discharge device to be heatable or coolable, so that an additional temperature effect or temperature maintenance on the positively conveyed material is possible.
  • a vacuum connection is provided in the area of the forced conveyance of the discharge device, so that negative pressure conditions within the discharge device and in the reaction container are permitted.
  • the arrangement of the discharge device is disadvantageously designed such that it, preferably the extruder, is guided across the cover.
  • Such a design of the cover which corresponds to the lid of the mixing container, provides simple, direct access to the discharge device from the mixing chamber and thus at the same time a discharge or squeezing out of the material from the mixing chamber, which is forced but very controlled. takes place.
  • connection is realized through at least one opening in the cover of the mixing chamber. More than one connection can also be provided, as a result of which the material to be mixed from the mixing chamber is taken up unhindered by the discharge device via the feed section of the forced conveying means, in particular of the extruder.
  • This opening it is advantageous if it has a slit-like, has an elongated shape, but circular, rectangular, elliptical or similarly shaped openings can also be provided.
  • connection opening of the discharge device is arranged off-center in the cover. Such an eccentric arrangement ensures that the material to be discharged reaches the feed section of the extruder optimally.
  • the mixer of the mixing device and the sealing plate of the mixing chamber which is guided in a sealing manner can be displaced in the direction of the cover.
  • the converted material is thereby moved in the direction of the cover or cover by the oscillating and rotatable mixing tool and is forced into the connection opening, which is connected to the discharge device, by the press plate, which is also sealingly guided in the direction of the cover.
  • the mixer strips the material at the opening edges of the connection or its border, so that all of the material is removed from the mixing chamber.
  • the arrangement of this connection opening can also be formed in the center or in the edge area, although complete emptying of the mixing chamber must be ensured, so that no remaining, unused mix remains in the mixing chamber.
  • This inventive feature of the preferred axial displaceability of the mixer and the plate also serves not only for the maximum but metered discharge of the material to be mixed from the mixing chamber, but also for a thorough emptying thereof.
  • the mixer and the sealing plate of the mixing chamber which is guided in a sealing manner, can be moved close to the connection opening of the discharge device.
  • valves it is advantageous if the cover of the mixing chamber is provided with valves.
  • pressure conditions such as vacuum
  • loading, ventilation, gassing or evacuation for example in the form of a safety valve
  • This also includes the possibility of metering in gaseous or liquid components or reagents or else removing undesirable, in particular volatile, by-products from the reaction of the treated starting products arise.
  • Equipping the cover with valves has the particular advantage that continuous working conditions can be achieved; ie the valves are used for loading the chamber with fresh raw material and / or additional other components, in order to be removed immediately after sufficient, controlled conversion of the mixed material by means of the discharge device, with a refill with fresh raw material being able to take place via the valves at the same time without to stop operating the system.
  • the valves are kept closed until the activated discharge process of the mixture is completed via the discharge device, so that the mixing chamber and the discharge extruder are completely emptied.
  • the system can then be subjected to cleaning by introducing cleaning agent (or water) into the mixing chamber, for example via valves or closable through openings, and keeping the system in operation until the interior of the system has been completely emptied.
  • pressure or temperature sensors for checking the mixing chamber are arranged on the underside of the cover facing the mixing chamber.
  • the number as well as the arrangement and position can be configured as required.
  • These sensors serve as control means; Accordingly, the type and type of the sensors should be selected in such a way that they enable accurate observation and possible correction of the reaction conditions of the mixing components in the mixing chamber. For example, if the energy required for the materials to be treated is inadequate, it can be detected by means of the temperature sensors and quickly compensated for by switching on heat. In this context, it is conceivable that such controls or regulations can be taken over by a connected computer or can also be carried out manually.
  • a discharge valve is provided on the discharge part of the discharge device or the extruder.
  • the type or type of valve is to be selected as a function of the material properties, the discharge part being removable or interchangeable with other different discharge parts.
  • the discharge zone with the controllable passage opening can be adapted to any shape (depending on the subsequent use or further processing) of the discharged substance.
  • a cutting device with a rotating knife blade can be attached to the end of the discharge device.
  • the sealing plate guided in the mixing chamber is provided with mechanical seals, which are preferably made of hardened metal.
  • mechanical seals which are preferably made of hardened metal.
  • Conventional O-rings made of rubber material, Teflon-coated rubber, seals made of Viton or comparable materials can also be used, whereby it must be ensured that, depending on the material or mixture used, no harmful effects on the resilience or durability of these seals are brought about.
  • a mixing device with a discharge device is particularly advantageous if it is used for the production of carbohydrates or new synthesis, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols.
  • Another object of the present invention is to provide a method for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof.
  • Usual methods such as the continuous and discontinuous processes explained at the beginning, are on the one hand. tels extruder and on the other hand by autoclave. It is also known that these two application methods can be connected in series and / or in parallel in order to take advantage of each individual method. However, even in such an arrangement, these techniques cannot overcome all of the disadvantages, as is the case, for example, with the reaction times of the conventional methods, which, inter alia, have already been discussed at the beginning.
  • the object of the present method is that the advantages of both continuous and discontinuous treatment methods mentioned above can be carried out in one process step. It is among other things also the aim of optimally modifying the starting products to be implemented, even with very little to no water content, the plasticized end product easily and, above all, it can be regulated, the necessary reagents added as desired and volatile by-products withdrawn at any time.
  • the above objects are achieved in that the starting products are press-mixed by means of a press plate and a mixer, the guidance of the press plate and the mixer taking place decoupled from one another.
  • the press plate which can preferably be guided axially, exposes the material to feed on the one hand and to compressive stress on the other.
  • the effect of the mixer on the starting products to be modified is the homogenization, i.e. the mixing, and additional thermomechanical treatment by applying pressure and temperature to the starting products to be modified.
  • the decoupled guidance of the two construction parts enables the mix to be handled independently of one another.
  • the starting products are extremely flexible and therefore easier to implement. This consists primarily in the controllable and individually adjustable residence times, which means that the reactions can run better and above all completely.
  • the pressure and temperature conditions can be regulated within the mixing device used for this purpose. The result of this is that the chemical consumption required for the modification is better matched to the mixture to be treated, which also reduces it considerably, which is advantageous from an economic point of view.
  • the starting products are press-mixed completely or almost solvent-free.
  • the almost solvent-free treatment consists in an extremely small addition of, preferably water, to e.g. Bring carbohydrates into a hydrated state.
  • this can also be done without the addition of water, since the natural water content of the starting products can be used for hydration due to the mode of action of the press plate or through the application of a defined pressure.
  • this is particularly advantageous when processing inulin, since the production of highly esterified products produces typical amounts of water which would have to be removed for the reaction to proceed favorably.
  • this is no longer necessary, since it is also possible to work under negative pressure conditions. This not only creates economic savings in terms of water consumption, but also reduces the consumption of other chemical additional reagents, which are known to be required for incorporating the starting products into aqueous systems.
  • Discharge device consists in the conditions by which the substances are continuously, but according to the invention, forcedly conveyed in a controlled form. If the starting products for their modification are press-mixed with a small amount of solvent or water added according to the invention, the expansion of the material, which is important for starch production, can be completely or homogeneously achieved and, above all, a more favorable quality of the plasticized starch.
  • the end product can be removed constantly and completely from the mixing system in a completely or - if necessary - almost ready-to-sell, preferably strand-like, condition.
  • the finished end product is easy to handle, in particular can be further comminuted and / or better ground, which is important, for example, in the production of starch.
  • Example 1 the preparation of carboxymethylinulin
  • Example 2 the breakdown of guar gum
  • Example 3 the hydrophobization of potato starch.
  • the mixing chamber of the press mixing plant is heated to 60 ° C riert. 2000 g of Inulin ST (from Orafti, BE) are filled into the mixing chamber. 719 g of sodium monochloroacetate are added, the mixing chamber is closed and the press plate is put into operation at the medium level. The contents of the mixing chamber are 5 min. At 150 rpm and an oscillation frequency of 10 strokes / min. homogenized with the mixer. After 5 minutes, the press mixer is switched off, the lid is opened and 50 g of sodium hydroxide microbeads are added. At approx. 30 rpm and frequency 10, nitrogen is blown in through a valve for 60 seconds and vented through another valve. After purging with nitrogen, the valves are closed.
  • the speed of the stirrer is set to 250 rpm and the frequency to 15 strokes / min. raised and the press plate moved to a higher level. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. During this treatment, the temperature in the container rose from 55 ° C to 85 ° C. After 10 minutes the mixer speed is reduced to 50 rpm and the oscillation is switched off. The contents of the mixing chamber are continuously discharged in the form of a strand by the discharge device. The product strand is shredded, ground and analyzed. The content of glycolic acid and sodium monochloroacetate is determined by means of HPLC and the reaction efficiency is calculated.
  • the mixing chamber of the press mixer is heated to 100 ° C. 2000 g of conventional guar gum is poured into the mixing chamber and enough ml of deionized water is added that the dry matter of the mass is 55%.
  • the mixing chamber is closed and the press plate is set to a high operating level.
  • the contents of the mixing chamber are vented through the valve.
  • the content of the mixing chamber is at 15 strokes / min. homogenized with the mixer.
  • the speed of the mixer is kept so that a constant temperature is maintained in the mixing chamber. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. This increases during this treatment Temperature in the chamber and is kept constant at the desired level. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally for different lengths of time.
  • the press plate is moved down and the mixer speed is set to approx. 50 rpm.
  • the contents of the mixing chamber are continuously discharged through the discharge device under extrusion conditions in the form of a strand.
  • the product strand is shredded, ground and analyzed.
  • the viscosity of a 10% solution is measured using a Brookfield RVT viscometer with a suitable spindle at 20 ° C and 50 rpm.
  • the mixing chamber of the press mixer is heated to 100 ° C. 2000 g of native potato starch (Starchina 20,000 from Agrana Zucker and Starch AG, AT) and 50 g of sodium hydroxide microbeads are filled into the mixing chamber. 247 g of lauric acid are added, the mixing device is closed and the press plate is started. The content of the mixing device is 5 minutes at 150 rpm and oscillation frequency of 10 strokes / min. homogenized with the mixer. After 5 minutes, nitrogen is blown in through a valve at about 30 rpm and frequency 10 for 60 seconds and vented through the further valve. After purging with nitrogen, the valves are closed. The speed of the mixer is set to 250 rpm and the frequency to 15 strokes / min.
  • the press plate is also driven at high speed.
  • the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. During this treatment, the temperature in the container rises to 140 ° C. After 10 minutes, the speed of the mixer is reduced to 50 rpm and the oscillation is switched off. The contents of the container are continuously discharged in the form of a strand via the discharge device. The expanded product line is shredded, ground and analyzed. The content of bound lauric acid is determined and the reaction efficiency is calculated.
  • Figure 1 is a sketched overall view of the invention with mixing device and discharge device.
  • FIG. 2 is a top view of the discharge device according to FIG. 1 seen from the mixing chamber;
  • FIG. 3 shows a variant of the discharge device from FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a top view of the discharge device of an embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a sectional view of the arrangement according to FIG. 3 in the discharge plane
  • FIG. 6 is a detailed view V of FIG. 5th
  • the mixing device 1 with discharge device 5 is shown sketched, the mixing chamber 2 with sealingly guided press plate 3 and mixer 4 can be seen in the illustrated body 1 'of the device 1.
  • the mixing chamber 2 or the reaction container essentially consists of a pressure-resistant cylinder (usually up to 30 bar) with, for example, 10 1 capacity and allows external temperature control, for example in the form of a double-wall heater (not shown).
  • the mixer 4 is axially displaceable and is positioned at the position shown near the cover 6 of the mixing chamber 2, the mixer shaft 4 'being guided through the plate 3, while the press plate 3 is shown on the bottom of the mixing chamber; ie: is in the starting position or rest position.
  • the press plate 3 can have a simple mechanical seal 3 ', for example made of hardened metal.
  • a mixer for example, is used as a mixer 4, which can rotate and / or oscillate at a selectable speed, torque and oscillation frequency. For example, there are (maximum) speed ranges up to 350 rpm, torque ranges up to 1500 Nm and Oscillation frequencies up to 30 strokes / min. reachable.
  • the axially movable, sealingly guided reactor base or the pressure plate 3 can change the reaction volume in the mixing chamber 2 during the treatment of the material to be mixed and can also apply a corresponding pressure, while the mixer 4 brings about an optimal homogenization.
  • the discharge device 5 in the form of an extruder is integrated in the cover 6 or connected to it (only shown in a hint).
  • the feed section 5 'of the extruder is arranged in the extension of the mixer shaft 4'.
  • the extruder screw (not shown) runs transversely to the mixer shaft 4 'in the cover 6 of the mixing chamber 2.
  • FIG. 2 shows a view of the discharge device 5 according to FIG. 1, the cover 6 being visible from the mixing chamber 2.
  • the cover 6 has an opening 8, which in the example shown is designed in an oval shape and is arranged off-center.
  • the opening 8 represents the connection of the mixing chamber 2 with the discharge device 5.
  • an extruder screw 10 is visible, which can correspond to that of a conventional single-screw extruder.
  • the screw flight 10 '- indicated by dashed lines according to FIG. 2 - preferably has a diameter of approximately 30 mm.
  • valves 9 allow the mixing chamber 2 to be charged with liquid, solid or gaseous substances under constant pressure.
  • a safety valve 9 ' is also provided, which can be activated for ventilation of the system.
  • the third valve 9 ′′ is used to discharge volatile by-products that arise from the reaction of the polysaccharides to be treated, such as aggressive gases, for example chlorides or gaseous hydrochloric acid.
  • pressure and / or temperature sensors 11 are shown, with which the reaction conditions inside the Mixing chamber 2 can be detected.
  • the discharge zone 7 of the extruder with extrusion nozzle 7 ' is positioned in the extension of the extruder screw 10. In the left part of FIG. 2, the motor 12 is arranged in the axial direction of the extruder screw 10.
  • FIG. 3 shows a variant of the discharge device 5, as in FIG. 2, the motor 12 of the extruder 5 being arranged perpendicular to the axis of the extruder screw 10.
  • the pressure and / or temperature sensors 11 are positioned differently from those in FIG. 2.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the invention, wherein the cover 6 is shown in a view from the mixing chamber 2. An embodiment is shown here which differs from that according to FIGS. 2 and 3.
  • the equipment elements of the discharge device 5, in particular the cover 6, show different arrangements and larger dimensions.
  • the opening 8 is arranged centered.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the arrangement according to FIG. 3, the view showing a section along the longitudinal axis of the extruder screw 10, which is guided transversely through the cover 6.
  • the material to be mixed from the mixing chamber 2 is taken in via the intake part 5 '(not shown) through the connection opening 8 (indicated by dashed lines) and conveyed in the direction of the discharge part 7 by the thread of the extruder screw 10 along the screw flight 10' in order to pass via a discharge channel 7 '' to be pressed out with the discharge valve 14 '' open.
  • FIG. 5 also shows valves 9 and pressure or temperature sensors 11, which are arranged similarly to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 6 shows the detailed view V of the discharge zone 7 according to FIG. 5.
  • the discharge valve 14 ′′ which is connected to the extruder screw 10 or the extruder shaft 13 (indicated by broken lines) via the screw element or the screw screw 15 is shown.
  • the modified material is discharged or squeezed out via the discharge channel 14 'in such a way that the closable discharge channel 14' is opened by loosening a locking means 16, preferably a locking screw, on the top of the discharge valve 14 ''. Loosening the locking means 16 causes an axially arranged slide 17 to move accordingly, whereby the discharge channel 14 '- here in the lower part of the discharge valve 14''- can be exposed.
  • the material is transported with the help of the extruder screw 10 into the discharge zone 7 and over the discharge channel 14 'in order to be removed there in a metered manner.
  • the modified material can thus be subjected to a further treatment, such as grinding or cutting, more easily.
  • the discharge part 7 typically has a diameter of 2 to 10 mm and withstands a pressure of approximately 30 bar.

Abstract

The invention relates to the use of a mixing device comprising a mixing chamber (2) which is provided with a displaceable mixer (4) and a sealingly guided press plate (3) for physical modification and/or chemical derivatisation of high-molecular and/or low molecular carbohydrates, proteins and/or mixtures thereof. The invention also relates to a mixing device for the physical modification and chemical derivatisation of high molecular and/or low molecular carbohydrates, proteins and/or mixtures thereof comprising at least one mixer and at least one sealingly guided press plate (3) in a mixing chamber (2) which can be closed by means of a lid (6) and a discharge device (5) comprising a feed part (5') and a discharge part (7). The invention further relates to the use of a mixing device for the physical modification and/or chemical derivatisation of high molecular and/or low molecular carbohydrates, proteins and/or mixtures thereof. The invention further relates to a method for physical modification and/or chemical derivatisation of high molecular and/or low molecular carbohydrates, proteins and/or mixtures thereof.

Description

Mischvorrichtung und Abdeckvorrichtung, Verwendung derselben sowie Verfahren zur Modifizierung und Derivatisierung von Kohlenhydraten Mixing device and covering device, use thereof and methods for modifying and derivatizing carbohydrates
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Mischvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von Kohlenhydraten, Proteinen sowie Mischungen hievon.The invention relates to the use of a mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
Weiters betrifft die Erfindung eine Mischvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von Kohlenhydraten, Proteinen sowie Mischungen hievon mit einer Austragsvorrichtung.Furthermore, the invention relates to a mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof with a discharge device.
Die Erfindung betrifft weiters die Verwendung der Mischvorrichtung mit der Austragsvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von Kohlenhydraten, Proteinen sowie Mischungen hievon.The invention further relates to the use of the mixing device with the discharge device for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von Kohlenhydraten, Proteinen sowie Mischungen hievon.The invention further relates to a method for the physical modification and / or chemical derivatization of carbohydrates, proteins and mixtures thereof.
Bei der Behandlung von Kohlenhydraten, Proteinen sowie Mischungen hievon, wie sie etwa in der Nahrungsmittelbranche, Papierindustrie- oder in anderen technischen Industriezweigen durchgeführt werden, gilt es bekannterweise, die physikalischen wie auch chemischen Eigenschaften, wie Viskosität, zu verbessern. Dies wird im Allgemeinen z.B. bei Polysacchariden, insbesondere Stärke, über die physikalische Modifikation und/oder die chemische Derivatisierung des Rohmaterials, erreicht, wobei typische Mengen an Wasser, Weichmacher und andere Mittel beigemengt werden. Die Behandlung bzw. Umsetzung der Kohlenhydrate basiert auf kontinuierlicher Homogenisierung der Komponenten unter speziellen Druckverhältnissen und Zuführung von Energie bzw. Temperatur. Nach Abschluss der mechanischen und thermischen Behandlung können die modifizierten und evtl. plastifizierten Produkte mittels Druckveränderung expandiert werden, wobei sich das Volumen um ein Vielfaches vergrößert, um ein gebrauchsfertiges oder für eine Weiterverarbeitung geeignetes Endprodukt zu erhalten.In the treatment of carbohydrates, proteins and mixtures thereof, such as those carried out in the food industry, paper industry or in other technical branches of industry, it is known to improve the physical and chemical properties, such as viscosity. This is generally e.g. in the case of polysaccharides, in particular starch, achieved through physical modification and / or chemical derivatization of the raw material, typical amounts of water, plasticizer and other agents being added. The treatment or implementation of the carbohydrates is based on the continuous homogenization of the components under special pressure conditions and the addition of energy or temperature. After completion of the mechanical and thermal treatment, the modified and possibly plasticized products can be expanded by changing the pressure, the volume increasing many times over in order to obtain a finished product that is ready for use or suitable for further processing.
Bislang wird auf diesem Gebiet der Autoklav eingesetzt, bei welchem in einem diskontinuierlichen Prozess Kohlenhydrate behandelt werden, insbesondere zur Herstellung von kaltwasserlös- liehen Stärkederivaten. Dabei wird eine wässrige Stärkesuspension unter Beimengen von chemischen Reagenzien und ständigem Rühren chemisch umgesetzt. Eine Zuführung von thermischer Energie wird über die Gehäusewand meistens mittels einer Doppelmantelbeheizung oder aber auch Dampfinjektoren durchgeführt. Anschließend wird das Reaktionsprodukt einem Trocknungsprozess - häufig mittels Walzentrockner - unterzogen, um ein lager- und transportfähiges Produkt zu erhalten. Dieses Verfahren ist in- vestitions-, zeit- und energieaufwendig und vor allem niedrigviskose Eigenschaften der Stärke können nur durch zusätzliche chemische Eingriffe oder verlängerte thermische Behandlung herbeigeführt werden.So far, the autoclave has been used in this area, in which carbohydrates are treated in a discontinuous process, especially for the production of cold water borrowed starch derivatives. An aqueous starch suspension is chemically reacted with the addition of chemical reagents and constant stirring. Thermal energy is usually supplied via the housing wall by means of double jacket heating or else steam injectors. The reaction product is then subjected to a drying process - often using a drum dryer - in order to obtain a product that can be stored and transported. This process is investment-intensive, time-consuming and energy-intensive and, above all, low-viscosity properties of the starch can only be brought about by additional chemical interventions or extended thermal treatment.
Ein diskontinuierliches Verfahren ist aus der US 3 527 606 bekannt, bei welchem Stärke in Teilchenform in einem Verdi- ckungskocher mit Rührmittel zur mechanischen Behandlung des zu modifizierenden Gutes mittels Zentrifugalkraft suspendiert werden. Dabei werden die Stärkepartikel gegen die Wandung des Verdickungskochers geschleudert, um zwischen den Partikeln und der Wand eine Wärmeübertragung zur Modifizierung zu erreichen.A discontinuous process is known from US Pat. No. 3,527,606, in which starch in particle form is suspended in a thickener with a stirring agent for mechanical treatment of the material to be modified by means of centrifugal force. The starch particles are flung against the wall of the thickening cooker in order to achieve heat transfer between the particles and the wall for modification.
Eine andere auch in vielen anderen Anwendungsgebieten verwendete und gängige Vorrichtung stellt der Extruder dar, in welchem das zu behandelnde Material einem kontinuierlich arbeitenden Prozess unterzogen wird. Das Extrüdergehäuse kann mit einem Kühl- bzw. Erwärmungsmantel ausgestattet sein, wodurch eine stetige Verfahrenstemperatur aufrechterhalten wird. Die Retentionszeiten des zu behandelnden Gutes im Extrudergehäuse sind von der Länge der Extruderschnecke abhängig, was sich allerdings oftmals als nachteilig herausstellt, da die Retentionszeiten dadurch beschränkt sind. Negative Ergebnisse sind auch auf die permanente Zwangsbewegung des Materials und auf die nur geringfügig veränderbaren Betriebsbedingungen im Extrudergehäuse zurückzuführen. So ist bei einer Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von plastifizierter Stärke die Erzeugung hochviskoser Produkte nicht gewährleistet, da die Stärkemoleküle im Extruder einer zu hohen thermischen wie auch mechanischen Belastung ausgesetzt sind und dabei abgebaut werden.Another device that is also used and common in many other fields of application is the extruder, in which the material to be treated is subjected to a continuously working process. The extruder housing can be equipped with a cooling or heating jacket, as a result of which a constant process temperature is maintained. The retention times of the material to be treated in the extruder housing depend on the length of the extruder screw, but this often turns out to be disadvantageous because the retention times are limited thereby. Negative results are also due to the permanent forced movement of the material and the operating conditions in the extruder housing, which can only be changed slightly. When using this process for the production of plasticized starch, the production of highly viscous products is not guaranteed, since the starch molecules in the extruder are exposed to excessive thermal and mechanical stress and are degraded in the process.
Ein ähnliches kontinuierliches Stärkemodifizierungsverfahren ist in der EP 710 670 Bl beschrieben, wobei die zu modifizierende Stärke in einem kontinuierlichen Pulverstrom über eine Einlassöffnung in ein abgeschlossenes zylindrisches Turboreaktorgehäuse mit Kühl- bzw. Erwärmungsmantel eingebracht wird. Ein Schaufelrad, dessen Schaufeln helikal an der Welle angeordnet sind, dient dem Zentrifugieren und dem simultanen Weiterbewegen des Reaktionsgutes in Richtung einer Auslassöffnung. Eine allfällige Trocknung kann mittels eines Turbotrockners erreicht werden, welcher an der Auslassöffnung des Turboreaktors angeordnet ist und ähnlichen Aufbau wie der Turboreaktor zeigt. Das erzeugte Endprodukt nach diesem Verfahren besteht in einem Trockenprodukt, insbesondere in einem trockenen Pulver .A similar continuous starch modification method is described in EP 710 670 B1, the starch to be modified being in a continuous powder stream via an inlet opening into a closed cylindrical one Turboreactor housing is introduced with a cooling or heating jacket. A paddle wheel, the blades of which are arranged helically on the shaft, is used for centrifuging and the simultaneous advancement of the reaction material in the direction of an outlet opening. Any drying can be achieved by means of a turbo dryer, which is arranged at the outlet opening of the turbo-reactor and has a similar structure to the turbo-reactor. The end product produced by this process consists of a dry product, in particular a dry powder.
Ein Versuch die Problematik der diskontinuierlichen und kontinuierlichen Verfahren konstruktionstechnisch zu lösen, wurde in der US 5 455 342 A vorgenommen. Diese beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Modifikation von Stärke oder anderen Polymeren. Ein Mischbehälter und eine damit verbundener Kompressionskamer dienen der Vorbehandlung und der Druckaufbringung der zu modifizierenden Stärke. Die Druckanwendung in der Kompressionskammer erfolgt durch einen Kolben. Von der Druckkammer führt eine mit einem Ventil versehene Verbindungsleitung zu einer so genannten „baffle chamber" - ein Rohr mit einer Mehrzahl an entlang der Innenseite angeordneten baffles bzw. Ringen. Die Stärke wird durch das Rohr gepresst, wobei die baffles Turbulenzen im Material erzeugen. Die Austragung der modifizierten Stärke erfolgt durch eine Ausgangsleitung, wonach die Stärke gelagert oder gegebenenfalls getrocknet wird.An attempt to solve the problem of discontinuous and continuous processes in terms of construction was made in US Pat. No. 5,455,342. This describes an apparatus and a method for modifying starch or other polymers. A mixing tank and a compression camera connected to it are used to pretreat and apply pressure to the starch to be modified. The pressure in the compression chamber is applied by a piston. A connecting line provided with a valve leads from the pressure chamber to a so-called "baffle chamber" - a tube with a plurality of baffles or rings arranged along the inside. The starch is pressed through the tube, the baffles generating turbulence in the material. The modified starch is discharged through an outlet line, after which the starch is stored or optionally dried.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun in einer Verbesserung und einer Vereinfachung der Behandlung von Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon, sodass einerseits ein breites Spektrum an Ausgangsstoffen verwendbar ist und andererseits vielfältige,. z.B. viskose, Eigenschaften des Endproduktes erhalten werden, wobei oben genannte Probleme vermieden werden.The object of the present invention is now to improve and simplify the treatment of carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof, so that on the one hand a wide range of starting materials can be used and on the other hand diverse. e.g. viscous properties of the end product are obtained, the above-mentioned problems being avoided.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass eine Mischvorrichtung umfassend eine Mischkammer mit einem bewegbaren Mischer und einer dichtend geführten Pressplatte, wie sie in der AT 382 090 B beschrieben ist, zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon verwendet wird. Die Verwendung dieser an sich bekannten Vorrichtung - nachfolgend auch Pressmischvorrichtung oder Pressmischer bezeichnet - zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung entspricht einer Kombination der oben beschriebenen kontinuierlichen und diskontinuierlichen (in batches) Arbeitsvorgänge. Die Verwendung dieses Konzepts ermöglicht einerseits einen Einsatz eines breitbandigen Spektrums an Rohstoffen zur Dispergierung und Plastifizierung und ermöglicht andererseits, dem Endprodukt entsprechend dem spezifischen Ausgangsprodukt und den aufgebrachten Verfahrensbedingungen weitreichende Beschaffenheit, wie sowohl niedrig oder aber auch mittlere oder hohe Viskosität, zu verleihen. Dazu werden erfindungsgemäß nieder- und hochmolekulare Kohlenhydrate, Proteine und/oder Mischungen hievon herangezogen. Unter Mischungen werden auch Mischungen mit Mehlen verstanden, da Mehle pflanzlicher Herkunft proteinhaltig sind. Die erfindungsgemäß verwendete Mischvorrichtung ist hiezu besonders gut geeignet, da sie in ihrer Arbeitsweise sehr flexibel ist und dadurch auch eine Vielzahl von verschieden beschaffenen Endprodukten einfach und effizient herstellbar sind. Die modifizierten Kohlenhydrate, Proteine und/oder Mischungen hievon bzw. derart hergestellte Endprodukte sind vorteilhaft als funktioneile Roh- und/oder Zusatzstoffe in Anwendungsbereichen, welche von der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie, Spül- und Waschmittelindustrie über die Textilindustrie und Papierindustrie bis hin zur Bauindustrie und Kunststoffindustrie reichen. Weiters können die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Produkte zur Herstellung von Dämm-, Isolier- und Baustoffen, wie Verbundwerkstoffe, Keramikprodukten, Spanplatten, Gipsplatten, Verpackungsmaterialien dienen. Der derartig weitreichende Einsatzbereich von solchen Produkten basiert darauf, dass durch die erfindungsgemäß verwendete Mischanlage die Betriebsbedingungen innerhalb der Mischvorrichtung individuell leicht steuerbar und kontrollierbar sind. Diese betreffen beispielsweise die regelbare Bewegung des Materials mittels des Mischers (nachfolgend näher beschrieben) , wodurch eine stark beeinflussbare Homogenisierung gewährleistet ist. Weiters betreffen diese die entkoppelte oder, falls gewünscht, simultane Druckaufbringung durch die separat steuerbare Pressplatte, welche variabel auf die spezifischen Charakteristiken des umzusetzenden Materials abgestimmt werden kann. Die erfindungsgemäß eingesetzte Mischvorrichtung u fasst eine dicht verschließbare Mischkammer bzw. einen Reaktorbehälter mit einem Mischwerkzeug und einer dichtend geführten axial beweglichen Bodenplatte, welche als Pressplatte fungiert. Die erforderlichen Reaktionsbedingungen des umzusetzenden Materials sind individuell durch den rotierbaren und, unabhängig davon, oszillierbaren Mischer einstellbar. Durch die aufgebrachte mechanische Energie des Mischwerkzeugs wird beispielsweise pulverförmige Stärke soweit erhitzt, dass sich eine Umwandlung in eine plastifizierte Masse bei natürlichem Wassergehalt einstellt. Eine zusätzliche Beimengung von Lösungsmittel, wie beim Einsatz herkömmlicher Vorrichtungen, ist daher nicht mehr notwendig und ein nachgeschalteter Trocknungsprozess, wie beim Autoklav-Verfahren, erübrigt sich. Die individuelle Anpassung der Betriebsverhältnisse der erfindungsgemäß verwendeten Mischvorrichtung umfasst auch ein Arbeiten unter Vakuum, wodurch eine Behandlung von beispielsweise Inulin besonders gute Ergebnisse liefert. Die Reaktionen können zusätzlich mittels der Pressplatte zur Druckaufbringung beeinflusst werden. Beispielsweise zeigen hy- drophobierende Substanzen während ihrer Behandlung schmierende Wirkung und die Verwendung von gängigen Vorrichtungen, insbesondere des Extruders, führt allzu oft zu erheblichen Konsistenzproblemen des zu behandelten Produktes . Die spezifischen Verfahrensbedingungen im Extruder sind aufgrund der inhärenten Schneckenlänge zwangsläufig nicht regelbar, was eine unerwünschte inhomogene Beschaffenheit des Materials zur Folge hat. Darüber hinaus sind in vielen Fällen Hydrophobierungen, beispielsweise aus Gründen der Konsistenz des zu bearbeitenden Materials im Extruder überhaupt nicht möglich. Wenn solche hy- drophobierenden Substanzen definierten Bedingungen der erfindungsgemäßen kontinuierlichen Pressmischung unterzogen werden, können in erster Linie ihre Verweilzeiten kontrolliert erhöht bzw. beeinflusst werden, wodurch ein höherer Substitutionsgrad erreicht werden kann und eine schmierende Wirkung des behandelten Gutes während seiner Umsetzung stellt sich erst gar nicht ein. Demgemäß sind auch größere Reaktionsausbeuten der zu behandelnden Ausgangsprodukte erreichbar. Hydrophobierung, unter welcher gemäß der Erfindung Veretherungsreaktionen mit Epoxyal- kanen mit Kettenlängen von C3 bis C24, Veresterungsreaktionen mit Fettsäuren, Fettsäurechloriden, Fettsäureanhydriden (homogen oder gemischt) , Alkylbernsteins uren, Alkylbernsteinsäureanhy- driden mit Kettenlängen von C3 bis C24 beispielsweise verstanden werden, sind gut erreichbar. Nicht nur die Konsistenz entspricht einem wichtigen Erfordernis, sondern auch Materialeigenschaften, wie Viskosität, spielen eine große Rolle bei der Herstellung von modifizierten bzw. plastifizierten Kohlenhydraten. Die Verfahrensbedingungen sind daher weiters bei einer Carboxymethylierung oder Kationisierung von Bedeutung, wobei mit der erfindungsgemäß verwendeten Mischvorrichtung zufriedenstellende, den Anfordernissen gerechte, Endprodukte äußerst leicht und effizient erhalten werden.This object is achieved according to the present invention in that a mixing device comprising a mixing chamber with a movable mixer and a sealingly guided press plate, as described in AT 382 090 B, for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular weight and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof is used. The use of this device known per se - below also referred to as a press mixer or press mixer - for physical modification and / or chemical derivatization corresponds to a combination of the continuous and discontinuous (in batches) operations described above. The use of this concept on the one hand enables the use of a broad spectrum of raw materials for dispersion and plasticization and on the other hand enables the end product to be given a wide range of properties, such as low or medium or high viscosity, depending on the specific starting product and the applied process conditions. For this purpose, low and high molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof are used according to the invention. Mixtures are also understood to mean mixtures with flours, since flours of vegetable origin contain protein. The mixing device used according to the invention is particularly well suited for this purpose, since it is very flexible in its mode of operation and, as a result, a large number of differently designed end products can be produced simply and efficiently. The modified carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof or end products produced in this way are advantageous as functional raw materials and / or additives in areas of application which range from the food, cosmetics and pharmaceuticals industry, dishwashing detergents industry to the textile industry and paper industry to the construction and plastics industries. Furthermore, the products provided according to the present invention can be used for the production of insulating, insulating and building materials, such as composite materials, ceramic products, chipboard, plasterboard, packaging materials. Such a wide range of applications for such products is based on the fact that the mixing system used according to the invention makes it easy to individually control and control the operating conditions within the mixing device. These relate, for example, to the controllable movement of the material by means of the mixer (described in more detail below), which ensures homogenization that can be greatly influenced. Furthermore, these relate to the decoupled or, if desired, simultaneous application of pressure by the separately controllable press plate, which can be variably adjusted to the specific characteristics of the material to be converted. The mixing device u used according to the invention includes a sealable seal Mixing chamber or a reactor vessel with a mixing tool and a sealingly guided axially movable base plate, which functions as a press plate. The required reaction conditions of the material to be converted can be set individually using the rotatable and, independently of this, oscillatable mixer. The applied mechanical energy of the mixing tool heats, for example, powdery starch to such an extent that it converts to a plasticized mass with a natural water content. An additional admixture of solvent, such as when using conventional devices, is therefore no longer necessary, and a subsequent drying process, as with the autoclave process, is unnecessary. The individual adaptation of the operating conditions of the mixing device used according to the invention also includes working under vacuum, as a result of which treatment of inulin, for example, delivers particularly good results. The reactions can also be influenced using the press plate for applying pressure. For example, hydrophobizing substances have a lubricating effect during their treatment and the use of conventional devices, in particular the extruder, all too often leads to considerable problems of consistency in the product to be treated. The specific process conditions in the extruder cannot be regulated due to the inherent screw length, which results in an undesirable inhomogeneous nature of the material. In addition, in many cases hydrophobization is not possible at all, for example due to the consistency of the material to be processed in the extruder. If such hydrophobic substances are subjected to defined conditions of the continuous press mixture according to the invention, their residence times can primarily be increased or influenced in a controlled manner, as a result of which a higher degree of substitution can be achieved and the treated material has no lubricating effect during its implementation on. Accordingly, greater reaction yields of the starting products to be treated can also be achieved. Hydrophobization under which, according to the invention, etherification reactions with epoxyalkanes with chain lengths from C 3 to C 24 , esterification reactions with fatty acids, fatty acid chlorides, fatty acid anhydrides (homogeneous or mixed), alkyl succinic acids, alkyl succinic acid anhydrides three with chain lengths from C 3 to C 24, for example, are easily accessible. Not only the consistency corresponds to an important requirement, but also material properties, such as viscosity, play an important role in the production of modified or plasticized carbohydrates. The process conditions are therefore also of importance in the case of carboxymethylation or cationization, with the mixing device used according to the invention being able to obtain end products which are satisfactory and meet the requirements extremely easily and efficiently.
In Bezug auf die Ausgangsstoffe ist hinsichtlich hochmolekularer Kohlenhydrate ein breites Spektrum an u.a. viskosen Eigenschaften mittels der erfindungsgemäß verwendeten Mischvorrichtung erreichbar, wenn native Stärke und/oder abgebaute und/oder bereits physikalisch und/oder chemisch modifizierte Derivate daraus eingesetzt werden. Neben unveränderten, hochmolekularen Kohlenhydraten können auch bereits behandelte Kohlenhydrate als Ausgangsmaterial verwendet werden, wodurch die Eigenschaften dieser Materialien mithilfe der oben genannten Mischvorrichtung weiters verbessert bzw. verändert werden können und daher ein großer Einsatzbereich auch solcher behandelten Produkte geschaffen wird.With regard to the raw materials, there is a wide range of, among other things, high-molecular carbohydrates. Viscous properties can be achieved by means of the mixing device used according to the invention if native starch and / or degraded and / or already physically and / or chemically modified derivatives thereof are used. In addition to unchanged, high-molecular carbohydrates, carbohydrates that have already been treated can also be used as the starting material, as a result of which the properties of these materials can be further improved or changed with the aid of the above-mentioned mixing device, and therefore a wide range of uses of such treated products is also created.
Der Einsatz nativer Stärke als Ausgangsprodukt ist besonders dann günstig, wenn die native Stärke aus Stärke von Mais, Wachsmais, Amylomais, Kartoffel, amylosefreie Kartoffel, Süßkartoffel, Weizen, Wachsweizen, Rogen, Gerste, Hafer, A aranth, Tapioka, Maniok, Reis, Wachsreis, Erbsen und Hirse ausgewählt ist. Diese leicht erhältlichen Stoffe sind nicht nur kostengünstig, sondern besitzen auch äußerst gute Eigenschaften hinsichtlich ihrer Behandlung bzw. Weiterverarbeitung und ihrer industriellen Einsetzbarkeit .The use of native starch as a starting product is particularly favorable when the native starch is made from starch from corn, waxy maize, amylomais, potatoes, amylose-free potatoes, sweet potatoes, wheat, wax wheat, roe, barley, oats, aranthanth, tapioca, cassava, rice, Wax rice, peas and millet is selected. These easily available substances are not only inexpensive, but also have extremely good properties with regard to their treatment or further processing and their industrial applicability.
Andere günstige Rohmaterialien aus der Gruppe der hochmolekularen Kohlenhydrate, welche ebenfalls zu zufriedenstellenden Endprodukten mithilfe der genannten Mischvorrichtung modifizierbar sind, umfassen neben obengenannten Stoffen Inulin, Oligo- fructose, Galaktomannane wie Guar, Johannisbrotkernmehl, Cassia, Tara Gummi und andere Hydrokolloide, wie sie beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, R. L. Whistler, J. N. BeMiller: Industrial Gums, Polysaccharides and Their Derivatives, Third Edition, Academic Press, London, 1993 angeführt werden, insbesondere Pektin.Other cheap raw materials from the group of high-molecular carbohydrates, which can also be modified to satisfactory end products with the aid of the aforementioned mixing device, include, in addition to the above-mentioned substances, inulin, oligo-fructose, galactomannans such as guar, locust bean gum, cassia, tare gum and other hydrocolloids, as described for example in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, RL Whistler, JN BeMiller: Industrial Gums, Polysaccharides and Their Derivatives, Third Edition, Academic Press, London, 1993 be especially pectin.
Hinsichtlich der niedermolekularen Kohlenhydrate ist es von Vorteil, wenn die Ausgangsstoffe Zucker und Zuckeralkohole umfassen. Bei Verwendung der genannten Mischvorrichtung sind derartige Materialien optimal zu viskosen Endprodukten verarbeitbar. Zudem stellen sie in modifizierter Form einen guten Einsatzstoff in der chemischen Industrie dar, insbesondere in der Lebensmittelindustrie und Pharmazie, aber auch als Ausgangsprodukt für Polymere, Waschrohstoffe, Weichmacher, Emulga- toren und dergleichen.With regard to the low molecular weight carbohydrates, it is advantageous if the starting materials include sugars and sugar alcohols. When using the aforementioned mixing device, such materials can be optimally processed into viscous end products. In modified form, they are also a good starting material in the chemical industry, in particular in the food and pharmaceutical industries, but also as a starting product for polymers, raw materials for washing, plasticizers, emulsifiers and the like.
In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn Zucker, ausgewählt aus Saccharose, Maltose, Fruktose sowie Glucose und Pa- latinose® eingesetzt wird.In this context, it is advantageous if sugar, selected from sucrose, maltose, fructose, as well as glucose and palatinose®, is used.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn im Einzelnen hydrierte Derivate, wie z.B. Palatinit®, Sorbit, Mannit, Xylit, Maltit, Lactit und andere in Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4 Auflage, Band 24, Seiten 749-793 angeführten Zucker und Zuckeralkohole verwendet werden.Furthermore, it is advantageous if hydrogenated derivatives, such as e.g. Palatinit®, sorbitol, mannitol, xylitol, maltitol, lactitol and other sugars and sugar alcohols listed in Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, volume 24, pages 749-793 can be used.
Als Proteine können insbesondere pflanzliche Proteine genannt werden, wie sie zusammen mit den obgenannten Ausgangsprodukten natürlich vorkommen, aber auch tierisches Protein, wie beispielsweise Kasein.In particular, vegetable proteins can be mentioned as proteins, such as naturally occur together with the abovementioned starting products, but also animal protein, such as casein.
Die Anwendung der verwendeten Mischanlage liefert besonders gute Ergebnisse, wenn sie für die Herstellung von Kohlenhydraten, ausgehend von Mono- und/oder Disacchariden und/oder ihren Zuckeralkoholen, herangezogen wird. Genauer gesagt, handelt es sich bei der Herstellung von Kohlenhydraten um die Neusynthese von Kohlenhydraten, wobei die Polykondensation, welche zum Aufbau von neuen Kohlenhydraten im allgemeinen angewandt wird, mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr effizient ist. Es ist klar, dass dazu Monomere oder Gemische der einzelnen Monomeren (Mono-, Disaccharide und deren Zuckeralkohole) zum Einsatz kommen, welche in der Mischanlage pressgemischt werden. Auf diese Weise sind beispielsweise Zuckeraustauschstoffe, welche zur Herstellung von kalorienreduzierten Lebensmitteln herangezogen werden, wie Polydextrose®, rasch und ohne großen Aufwand herstellbar. Weiters gewährleistet die Neusynthese solcher Kohlenhydrate unter Verwendung einer derartigen Mischvorrichtung nicht nur eine verbesserte Textur des behandelten Produktes, sondern kommt auch dem Geschmackseindruck zugute. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Mischvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon. Im Einzelnen handelt es sich dabei um eine modifizierte Mischvorrichtung, welche ansatzweise zuvor beschrieben worden ist, wobei dieses genannte Konzept zur Behandlung der genannten Ausgangsstoffe optimiert werden soll. Gegenständliche Mischvorrichtung weist mindestens einen Mischer und mindestens eine dichtend geführte Pressplatte in einer mittels einer Abdeckung dicht verschließbaren Mischkammer auf. Weiters ist eine Austragsvorrichtung mit einem Einzugsteil und mit einem Austragsteil vorgesehen.The use of the mixing plant used gives particularly good results if it is used for the production of carbohydrates, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols. More precisely, the production of carbohydrates is the re-synthesis of carbohydrates, and the polycondensation which is generally used to build up new carbohydrates is very efficient with the aid of the device according to the invention. It is clear that monomers or mixtures of the individual monomers (mono-, disaccharides and their sugar alcohols) are used, which are press-mixed in the mixing plant. In this way, for example, sugar substitutes, which are used for the production of low-calorie foods, such as Polydextrose®, can be produced quickly and without great effort. Furthermore, the new synthesis of such carbohydrates using such a mixing device not only ensures an improved texture of the treated product, but also benefits the taste impression. Another object of the invention is to provide an improved mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof. Specifically, this is a modified mixing device, which has been described in part above, whereby this concept for the treatment of the starting materials mentioned is to be optimized. The mixing device in question has at least one mixer and at least one sealing plate which is guided in a sealing manner in a mixing chamber which can be sealed by means of a cover. Furthermore, a discharge device with a feed part and with a discharge part is provided.
Bei obiger Pressmischvorrichtung gemäß der AT 382 090 B ist zwar eine Austragsvorrichtung vorgesehen, welche allerdings nicht weiter spezifiziert ist. Es ist bekannt, dass für einen Austrag von modifizierten bzw. plastifizierten Kohlenhydraten ein mäßiger und materialschonender Vorgang erforderlich ist, sodass das zu erzielende Endprodukt mit zufriedenstellender Konsistenz und viskosen Eigenschaften aus der Mischanlage entnommen werden kann. Gerade beim Austragsvorgang stellt sich oftmals das Problem einer ungenügenden, reduzierten Expansion bzw. eines Aufblasen der plastifizierten Endprodukte, da ein Austragen bzw. Auspressen des behandelten Stoffes aus der Umsetzungsvorrichtung allzu rasch und/oder uneinheitlich vonstatten geht, sodass das verkleisterte Material inhomogen, d.h. nur an seiner Oberfläche, expandiert. Ein solches Fehlverhalten der Umsetzung und Austragung kann sogar dazu führen, dass das expandierte Austragprodukt eine Härte, vergleichbar mit der von Glas, entwickelt und somit ein vollkommen unbrauchbares Produkt ist.In the case of the above press mixing device according to AT 382 090 B, a discharge device is provided, but is not further specified. It is known that a moderate and gentle process is required for the discharge of modified or plasticized carbohydrates, so that the end product to be obtained can be removed from the mixing plant with satisfactory consistency and viscous properties. Especially during the discharge process, there is often the problem of insufficient, reduced expansion or inflation of the plasticized end products, since the treated material is discharged or squeezed out of the conversion device too quickly and / or inconsistently, so that the gelatinized material is inhomogeneous, i.e. only on its surface, expanding. Such a misconduct of implementation and discharge can even lead to the expanded discharge product developing a hardness comparable to that of glass and thus being a completely unusable product.
Die in der EP 916 877 A2 beschriebene hochdruckfeste Dichtungseinrichtung zur Homogenisierung oder Dispergierung empfindlicher flüssigen Phasen oder Feststoffe weist einen hochdruckfesten Mischbehälter mit einem durch die Mischbehälterabdeckung geführten axial verschiebbar gelagerten Rotor als Mischwerkzeug und einem darüber gelagerten, plattenför igen Element bzw. Druckplatte auf. Die Druckplatte ist in ihrem Umfang mit einer Mehrzahl von Dichtungselementen ausgestattet. Das zu behandelnde Mischgut wird bei Herabsenken des Rotors und des plattenförmigen Elements aufgenommen und in einem Spalt zwischen dem Rotor und dem plattenförmigen Element scherbeansprucht. Mittels dieser Vorrichtung gelingt es zwar einerseits, die Behandlungszeiten der zu vermengenden Stoffe herabzusetzen, indem neben der Rotation und Pressdruck zusätzlich die Scherung auf das Material wirkt und andererseits mittels der Dichtungselemente einen sicheren Abschluss des Mischbehälters gegen atmosphärische Einflüsse zu erhalten, jedoch bietet sie keinen Lösungsansatz oben genannter Nachteile während des Austragsvor- ganges des behandelten Materials. Eine Austragsvorrichtung ist auch hier nicht näher spezifiziert.The high-pressure-resistant sealing device described in EP 916 877 A2 for the homogenization or dispersion of sensitive liquid phases or solids has a high-pressure-resistant mixing container with an axially displaceably mounted rotor as a mixing tool and a plate-shaped element or pressure plate mounted above it. The circumference of the pressure plate is equipped with a plurality of sealing elements. The mix to be treated is when the rotor and the plate-shaped element received and sheared in a gap between the rotor and the plate-shaped element. Using this device, on the one hand, it is possible to reduce the treatment times of the substances to be mixed, in addition to the rotation and pressing pressure, the shear also acts on the material and, on the other hand, the sealing elements ensure that the mixing container is securely sealed against atmospheric influences, but it does not offer a solution Disadvantages mentioned above during the discharge process of the treated material. A discharge device is not specified here either.
Aus der EP 832 682 AI ist eine frühere Entwicklung der soeben angeführten Dichtungseinrichtung zum Homogenisieren und Di- spergieren von flüssigen Phasen bekannt. Auch bei dieser Mischeinrichtung ist keine Austragsvorrichtung offenbart; eine Entnahme des behandelten Materials erfolgt lediglich durch Aufwärtsschub des an der Oberseite des Rotors befindlichen plattenförmigen Elementes, wobei das Material als Ganzes ausgebracht wird, womit wieder Gefahr gelaufen wird, dass bereits erwähnte Problematiken während des AustragsVorganges leicht auftreten.An earlier development of the sealing device just mentioned for homogenizing and dispersing liquid phases is known from EP 832 682 A1. In this mixing device, too, no discharge device is disclosed; the treated material is only removed by pushing up the plate-shaped element located on the top of the rotor, the material being removed as a whole, which again runs the risk that problems already mentioned occur easily during the discharge process.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Mischvorrichtung mit optimierter Austragsvorrichtung zu schaffen, mit welcher einerseits eine Expansion von modifizierter Endprodukten, insbesondere plastifizierte Polysaccharide bzw. Stärke, langsam bzw. regelbar je nach Materialeinsatz und ohne große zusätzlichen Aufwendungen herbeigeführt wird, so dass das gesamte Material als einheitlich schaumartig aufgeblasene Masse einfach und problemlos ausgetragen bzw. aus der Mischvorrichtung entfernt werden kann.It is an object of the present invention to provide a mixing device with an optimized discharge device, with which, on the one hand, an expansion of modified end products, in particular plasticized polysaccharides or starch, can be brought about slowly or controllably, depending on the material used, and without major additional expenditure, so that entire material can be easily and easily discharged as a foam-like inflated mass or removed from the mixing device.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Austragsvorrichtung einer Mischvorrichtung eine Zwangsförderung, wie eine Förderschnecke, vorzugsweise einen Einschnecken-Extruder, um- fasst und vorzugsweise an der Abdeckung der Mischkammer angeordnet ist, wobei andere Anordnungen, horizontal oder vertikal entlang des Reaktionsbehälters ebenfalls denkbar sind. Als Zwangsfördereinrichtung können beispielsweise auch Zellradschleusen, Spindelpumpen, wie Mohno-Pumpen, Zahnradpumpen oder dergleichen verwendet werden. Eine Zwangsförderung als Austragsvorrichtung schafft eine erweiterte Kombination des kontinuierlichen und diskontinuierlichen Behandlungskonzeptes von Ausgangsprodukten zur Erhaltung breitbandiger viskoser Eigenschaften, da die auf das zwangsgeförderte Material aufgebrachten Druckverhältnisse kontrollierbar sind. Die in einer derartigen Austragsvorrichtung mögliche unbegrenzte Steuerung der Re- tentionszeit und der Druckaufbringung erlaubt die vollständige Expansion des Austragsproduktes zur Erreichung optimaler, hochqualitativer und v.a. homogener Materialbeschaffenheiten. Darüber hinaus wird durch das stetige Weiterbewegen des Austragsgutes eine Entnahme in definierten, bestimmbaren Chargen geschaffen, sodass das Austragsprodukt als Vertriebsfertiger, aber auch als leicht weiterverarbeitbarer Strang aus der Mischvorrichtung entnommen werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Austragsvorrichtung beheiz- bzw. kühlbar ist, sodass eine zusätzliche Temperatureinwirkung bzw. Temperatureinhaltung auf das zwangsgeförderte Material möglich ist. Darüber hinaus ist es vorstellbar, dass ein Vakuumanschluss im Bereich der Zwangsförderung der Austragsvorrichtung vorgesehen ist, sodass Unterdruckverhältnisse innerhalb der Austragsvorrichtung und im Reaktionsbehälter gestattet sind. Dies ist bei Behandlung von beispielsweise Polysacchariden bzw. Herstellung von hochveres- terten Produkten vorteilhaft, da entstehendes Reaktionswasser, welches störend auf die Reaktionsführung bzw. auf die Reaktionsausbeuten wirkt, während der Reaktion im Pressmischer entfernt werden kann. Norteilhafterweise ist die Anordnung der Austragsvorrichtung derart gestaltet, dass sie, vorzugsweise der Extruder, quer durch die Abdeckung geführt ist. Durch eine solche Ausgestaltung der Abdeckung, welche dem Deckel des Mischbehälters entspricht, ist ein einfacher, direkter Zugang in die Austragsvorrichtung aus der Mischkammer und somit gleichzeitig ein Austrag- bzw. Auspressvorgang des Materials aus der Mischkammer geschaffen, welcher zwangsweise, aber sehr wohl kontrolliert, vonstatten geht.This object is achieved in that the discharge device of a mixing device comprises forced conveying, such as a screw conveyor, preferably a single-screw extruder, and is preferably arranged on the cover of the mixing chamber, other arrangements, horizontally or vertically along the reaction container, are also conceivable , Cell wheel locks, spindle pumps such as Mohno pumps, gear pumps or the like can also be used as forced conveyors. Forced conveyance as a discharge device creates an extended combination of the continuous and discontinuous treatment concept of Starting products for the preservation of broadband viscous properties, since the pressure conditions applied to the positively conveyed material can be controlled. The unlimited control of the retention time and the application of pressure, which is possible in such a discharge device, allows the discharge product to be fully expanded in order to achieve optimal, high-quality and, above all, homogeneous material properties. In addition, the continuous movement of the discharge material creates a removal in defined, determinable batches, so that the discharge product can be removed from the mixing device as a sales manufacturer, but also as an easily processable strand. It is also conceivable for the discharge device to be heatable or coolable, so that an additional temperature effect or temperature maintenance on the positively conveyed material is possible. In addition, it is conceivable that a vacuum connection is provided in the area of the forced conveyance of the discharge device, so that negative pressure conditions within the discharge device and in the reaction container are permitted. This is advantageous in the treatment of, for example, polysaccharides or the production of highly esterified products, since water of reaction which has a disruptive effect on the conduct of the reaction or on the reaction yields can be removed in the press mixer during the reaction. The arrangement of the discharge device is disadvantageously designed such that it, preferably the extruder, is guided across the cover. Such a design of the cover, which corresponds to the lid of the mixing container, provides simple, direct access to the discharge device from the mixing chamber and thus at the same time a discharge or squeezing out of the material from the mixing chamber, which is forced but very controlled. takes place.
Um einen Zugang von der Mischkammer zur Austragsvorrichtung zu schaffen, ist es zweckdienlich, dass eine solche Verbindung durch zumindest eine Öffnung in der Abdeckung der Mischkammer realisiert ist. Es können auch mehr als eine Verbindung vorgesehen sein, wodurch das Mischgut aus der Mischkammer ungehindert über den Einzugsteil des Zwangsfördermitteis, insbesondere des Extruders, von der Austragsvorrichtung aufgenommen wird. Bei dieser Öffnung ist es von Vorteil, wenn sie eine schlitzartige, längliche Form aufweist, wobei aber auch kreisförmige, rechteckige, elliptische oder ähnlich geformte Durchbrechungen vorgesehen werden können.In order to provide access from the mixing chamber to the discharge device, it is expedient that such a connection is realized through at least one opening in the cover of the mixing chamber. More than one connection can also be provided, as a result of which the material to be mixed from the mixing chamber is taken up unhindered by the discharge device via the feed section of the forced conveying means, in particular of the extruder. With this opening, it is advantageous if it has a slit-like, has an elongated shape, but circular, rectangular, elliptical or similarly shaped openings can also be provided.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Verbindungsöffnung der Austragsvorrichtung in der Abdeckung außermittig angeordnet. Durch eine solche exzentrische Anordnung wird gewährleistet, dass das auszutragende Material optimal in den Einzugsteil des Extruders gelangt.According to a further feature of the invention, the connection opening of the discharge device is arranged off-center in the cover. Such an eccentric arrangement ensures that the material to be discharged reaches the feed section of the extruder optimally.
In diesem Zusammenhang ist es zweckdienlich, wenn der Mischer der Mischvorrichtung und die dichtend geführte Pressplatte der Mischkammer in Richtung der Abdeckung verschiebbar ist. Der umgesetzte Stoff wird dadurch vom oszillierbaren und rotierbaren Mischwerkzeug in Richtung Deckel bzw. Abdeckung bewegt und durch die ebenfalls in Richtung Abdeckung dichtend geführte Pressplatte in die VerbindungsÖffnung, an welcher die Austragsvorrichtung anschließt, gedrängt. Der Mischer streift das Material an den Öffnungskanten der Verbindung bzw. seiner Umrandung ab, sodass das gesamte Material aus der Mischkammer entfernt wird. Selbstverständlich kann die Anordnung dieser Verbindungsöffnung auch mittig oder im Randbereich ausgebildet sein, wobei allerdings eine vollständige Entleerung der Mischkammer gewährleistet sein muss, so dass kein restliches, ungenutztes Mischgut in der Mischkammer verbleibt. Dieses erfindungsgemäße Merkmal der vorzugsweisen axialen Verschiebbarkeit des Mischers und der Platte dient weiters nicht nur dem maximalen aber dosierten Austrag des Mischgutes aus der Mischkammer, sondern auch einer gründlichen Entleerung derselben. Für eine besonders exakte Führung des Mischgutes in die Austragsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Mischer direkt und die dichtend geführte Pressplatte der Mischkammer nahe an die Verbindungsöffnung der Austragsvorrichtung bewegbar ist.In this context, it is expedient if the mixer of the mixing device and the sealing plate of the mixing chamber which is guided in a sealing manner can be displaced in the direction of the cover. The converted material is thereby moved in the direction of the cover or cover by the oscillating and rotatable mixing tool and is forced into the connection opening, which is connected to the discharge device, by the press plate, which is also sealingly guided in the direction of the cover. The mixer strips the material at the opening edges of the connection or its border, so that all of the material is removed from the mixing chamber. Of course, the arrangement of this connection opening can also be formed in the center or in the edge area, although complete emptying of the mixing chamber must be ensured, so that no remaining, unused mix remains in the mixing chamber. This inventive feature of the preferred axial displaceability of the mixer and the plate also serves not only for the maximum but metered discharge of the material to be mixed from the mixing chamber, but also for a thorough emptying thereof. For a particularly precise guidance of the mixed material into the discharge device, it is advantageous if the mixer and the sealing plate of the mixing chamber, which is guided in a sealing manner, can be moved close to the connection opening of the discharge device.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn die Abdeckung der Mischkammer mit Ventilen versehen ist. Somit ist grundsätzlich nicht nur ein Arbeiten unter verschiedenen Druckverhältnissen, wie auch Vakuum, geschaffen, sondern auch eine Beschickung, Belüftung, Begasung oder etwa Evakuierung (beispielsweise in Form eines Sicherheitsventils) gestattet. Dies umfasst auch die Möglichkeit einer Zudosierung von gasförmigen bzw. flüssigen Komponenten bzw. Reagenzien oder aber auch eine Abfuhr von unerwünschten, insbesondere flüchtigen, Nebenprodukten, die aus der Reaktion der behandelten Ausgangsprodukte entstehen. Die Ausstattung der Abdeckung mit Ventilen hat besonders den Vorteil, dass kontinuierliche Arbeitsbedingungen gefahren werden können; d.h. die Ventile werden für eine Beschickung der Kammer mit frischem Rohmaterial und/oder zusätzlichen anderen Komponenten eingesetzt, um sofort nach hinreichendem, kontrollierter Umsetzung des Mischgutes mittels der Austragsvorrichtung entnommen zu werden, wobei gleichzeitig eine Nachfüllung mit frischem Rohmaterial über die Ventile stattfinden kann, ohne den Betrieb der Anlage anhalten zu müssen. Alternativ zur kontinuierlichen Anwendung der Arbeitsschritte ist es auch denkbar, diskontinuierliche, semikontinuierliche oder "batchweise" Bedingungen zu fahren. Dazu werden nach Einbringung der zu behandelten Komponenten die Ventile verschlossen gehalten, bis der aktivierte Austragsvorgang des Mischgutes über die Austragsvorrichtung abgeschlossen ist, so dass die Mischkammer ebenso wie der Austragsextruder vollständig entleert sind. Das System kann anschließend einer Reinigung unterzogen werden, indem - über beispielsweise dafür vorgesehene Ventile oder verschließbare Durchlassöffnungen - Reinigungsmittel (oder Wasser) in die Mischkammer eingebracht und die Anlage bis zu einer vollständigen Entleerung des Anlageninneren in Betrieb gehalten wird.In addition, it is advantageous if the cover of the mixing chamber is provided with valves. Thus, not only working under different pressure conditions, such as vacuum, is fundamentally created, but also loading, ventilation, gassing or evacuation (for example in the form of a safety valve) is permitted. This also includes the possibility of metering in gaseous or liquid components or reagents or else removing undesirable, in particular volatile, by-products from the reaction of the treated starting products arise. Equipping the cover with valves has the particular advantage that continuous working conditions can be achieved; ie the valves are used for loading the chamber with fresh raw material and / or additional other components, in order to be removed immediately after sufficient, controlled conversion of the mixed material by means of the discharge device, with a refill with fresh raw material being able to take place via the valves at the same time without to stop operating the system. As an alternative to the continuous application of the work steps, it is also conceivable to operate discontinuous, semi-continuous or "batchwise" conditions. For this purpose, after the components to be treated have been introduced, the valves are kept closed until the activated discharge process of the mixture is completed via the discharge device, so that the mixing chamber and the discharge extruder are completely emptied. The system can then be subjected to cleaning by introducing cleaning agent (or water) into the mixing chamber, for example via valves or closable through openings, and keeping the system in operation until the interior of the system has been completely emptied.
Es ist zweckmäßig, wenn Druck- bzw. Temperatursensoren zur Kontrolle der Mischkammer an der Mischkammer zugewandten Unterseite der Abdeckung angeordnet sind. Sowohl Anzahl als auch Anordnung sowie Position kann beliebig, je nach Notwendigkeit, ausgestaltet sein. Diese Sensoren dienen als Kontrollmittel; dementsprechend soll Art und Typ der Sensoren derart gewählt sein, dass sie eine genaue Beobachtung und eventuelles Korrigieren der Reaktionsbedingungen der Mischkomponenten in der Mischkammer ermöglichen. So kann beispielsweise bei Ungenügen der für die zu behandelten Materialien erforderlichen Energie mittels der Temperatursensoren erfasst werden und rasch ausgeglichen werden, indem Wärme zugeschaltet wird. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass derartige Steuerungen bzw. Regelungen von einem zugeschalteten Rechner übernommen werden oder aber auch manuell getätigt werden können.It is expedient if pressure or temperature sensors for checking the mixing chamber are arranged on the underside of the cover facing the mixing chamber. The number as well as the arrangement and position can be configured as required. These sensors serve as control means; Accordingly, the type and type of the sensors should be selected in such a way that they enable accurate observation and possible correction of the reaction conditions of the mixing components in the mixing chamber. For example, if the energy required for the materials to be treated is inadequate, it can be detected by means of the temperature sensors and quickly compensated for by switching on heat. In this context, it is conceivable that such controls or regulations can be taken over by a connected computer or can also be carried out manually.
Um eine gleichmäßige und einheitliche Expansion der Masse zu erreichen, ist es gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass ein Austragsventil am Austragsteil der Austragsvorrichtung bzw. des Extruders vorgesehen ist. Hier ist die Art bzw. der Typ des Ventils in Abhängigkeit der Materialeigenschaften zu wählen, wobei der Austragsteil abnehmbar bzw. durch andere verschiedenartige Austragsteile austauschbar sein kann. Es ist auch denkbar, dass die Austragszone mit der regelbaren Durchlassöffnung auf eine beliebige Formgebung (je nach anschließender Verwendung oder Weiterverarbeitung) des ausgetragenen Stoffes abgestimmt sein kann. Entsprechend ist ein Austrag der umgesetzten Endprodukte in Form eines Stranges oder anderer Gestaltausbildung, beispielsweise bereits geschnitten, möglich. Zu diesem Zweck kann am Ende der Austragsvorrichtung eine Schneidevorrichtung mit rotierender Messerklinge angebracht sein.In order to achieve a uniform and uniform expansion of the mass, it is according to another inventive feature provided that a discharge valve is provided on the discharge part of the discharge device or the extruder. Here the type or type of valve is to be selected as a function of the material properties, the discharge part being removable or interchangeable with other different discharge parts. It is also conceivable that the discharge zone with the controllable passage opening can be adapted to any shape (depending on the subsequent use or further processing) of the discharged substance. Correspondingly, it is possible to discharge the converted end products in the form of a strand or other shape, for example already cut. For this purpose, a cutting device with a rotating knife blade can be attached to the end of the discharge device.
Gemäß der Erfindung ist es äußerst zweckmäßig, wenn die dichtend geführte Pressplatte in der Mischkammer mit Gleitringdichtungen versehen ist, welche vorzugsweise aus gehärtetem Metall gefertigt sind. Dadurch ist sichergestellt, dass ein breites Spektrum an Materialkombinationen einer Behandlung in der Mischkammer mit Austragsvorrichtung unterzogen werden kann, ohne Gefahr zu laufen, einen Verschleiß, wie Korrosions-, Abra- sions- oder andere Abnützungserscheinungen zu verursachen. Es können auch herkömmliche O-Ringe aus Kautschukmaterial, Teflonummanteltem Gummi, Dichtungen aus Viton oder vergleichbare Materialien eingesetzt werden, wobei gewährleistet sein muss, dass in Abhängigkeit des eingesetzten Materials bzw. Mischgutes keine schädigenden Auswirkungen auf die Belastbarkeit bzw. Beständigkeit dieser Dichtungen herbeigeführt werden.According to the invention, it is extremely expedient if the sealing plate guided in the mixing chamber is provided with mechanical seals, which are preferably made of hardened metal. This ensures that a wide range of material combinations can be subjected to treatment in the mixing chamber with discharge device without running the risk of causing wear, such as signs of corrosion, abrasion or other wear and tear. Conventional O-rings made of rubber material, Teflon-coated rubber, seals made of Viton or comparable materials can also be used, whereby it must be ensured that, depending on the material or mixture used, no harmful effects on the resilience or durability of these seals are brought about.
Hinsichtlich einer physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon ist es besonders vorteilhaft, wenn die eingangs erläuterte Mischvorrichtung mit Austragsvorrichtung soeben beschriebener Art verwendet wird. Dieses besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung, welches durch den Einsatz der Austragsvorrichtung charakterisiert ist, besteht in der Realisierung der optimierten Kombination des kontinuierlichen mit dem diskontinuierlichen Konzept zur Herstellung von plastifizierten niedrig-, ittel- als auch hochviskosen Endprodukten hoher Qualität. So z.B. ist ein sofort einsatzfähiges und hochwertiges Verbundmate- rial unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfachste Weise herstellbar. Dies erfolgt einfach durch das Einbringen von Kohlenhydraten, insbesondere Stärke bzw. modifizierte Stärke, gemeinsam mit Kunststoffen, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und andere Polyolefine, Polystyrol, Polyester, Polyvinylchlorid und dergleichen, in die Mischvorrichtung, in welcher das eingebrachte Material plastifiziert wird und über die Austragsvorrichtung sofort als weiterver- arbeitbarer Verbundwerkstoff entnommen wird. Durch die direkt angeschlossene kontinuierliche Austragung ergibt sich der besondere Vorteil, dass ein Einsatz von Weichmachern, welche sonst bei herkömmlichen Vorrichtungen, wie dem Extruder, erforderlich sind, um ein hochwertiges Verbundmaterial herzustellen, erheblich reduziert wird oder sogar zur Gänze eingespart werden kann.With regard to a physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof, it is particularly advantageous if the mixing device with discharge device just described is used. This particular feature of the present invention, which is characterized by the use of the discharge device, consists in the realization of the optimized combination of the continuous with the discontinuous concept for the production of plasticized low, medium and highly viscous end products of high quality. For example, an immediately usable and high-quality composite material is rial can be produced in the simplest way using the device according to the invention. This is done simply by introducing carbohydrates, in particular starch or modified starch, together with plastics, such as polyethylene, polypropylene and other polyolefins, polystyrene, polyester, polyvinyl chloride and the like, into the mixing device in which the introduced material is plasticized and via the discharge device is immediately removed as a processable composite material. The directly connected continuous discharge has the particular advantage that the use of plasticizers, which are otherwise required in conventional devices such as the extruder, in order to produce a high-quality composite material, is considerably reduced or can even be saved entirely.
Eine Mischvorrichtung mit einer Austragsvorrichtung ist dann besonders von Vorteil, wenn sie für die Herstellung von Kohlenhydraten bzw. Neusynthese, ausgehend von Mono- und/oder Disac- chariden und/oder ihren Zuckeralkoholen, eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn hiezu oben genannte Mischvorrichtung gemeinsam mit oben angeführter Austragsvorrichtung herangezogen wird.A mixing device with a discharge device is particularly advantageous if it is used for the production of carbohydrates or new synthesis, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols. In this context, it is expedient if the above-mentioned mixing device is used together with the above-mentioned discharge device.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon. Übliche Methoden, wie die anfangs erläuterten kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren sind einerseits mit- . tels Extruder und andererseits mittels Autoklav durchführbar. Es ist auch bekannt, dass diese beiden Anwendungsmethoden seriell und/oder parallel geschalten sein können, um die Vorteile jedes einzelnen Verfahrens zu nutzen. Allerdings können diese Techniken selbst in einer derartigen Anordnung nicht alle Nachteile hintanhalten, wie dies beispielsweise bei den Reaktionszeiten der herkömmlichen Verfahren der Fall ist, welche u.a. bereits eingangs erörtert worden sind. In diesem Zusammenhang ist bei großen Anforderungen hinsichtlich verschiedenartiger, hochqualitativer Viskositätseigenschaften des Endprodukts eingeschränkte und/oder fehlerhafte Durchführbarkeit gegeben. Dazu gehören die Erfordernisse von verfahrensspezifischen Zusätzen und/oder Reagenzien, um zu einem entweder hoch- oder niederviskosen Endprodukt zu kommen. Beispielsweise sind Weichmacher als Zusatz bei der Plastifizierung von Stärke notwendig, um ein Produkt mit anspruchsvollen Viskositätseigenschaften zu erhalten. Ein weiteres Beispiel ist, dass bei einer Modifizierung von Kohlenhydraten ein wässriges System unbedingt vorhanden sein muss, sodass sich überhaupt erst eine Modifizierung und/oder Derivatisierung der Stoffe, insbesondere im Falle von Stärke als Ausgangsprodukt, einstellen kann. Daran angeschlossen ist die Verfahrensspezifische Anforderung einer Trocknung, welche in einem diskontinuierlichen Verfahren zumeist durch einen Walzentrockner realisiert wird. Weitere Nachteile liegen in relativ hohen Anlageinvestitionen, wobei zusätzlich große Energieaufwendungen bei relativ niedriger Effizienz der chemischen Reaktionen in den Systemen gegeben ist. Daraus resultiert zwangsläufig, dass die genannten Techniken kostenintensiv und, aufgrund der geringen Einsatzmöglichkeiten von Rohmaterialien, auch unökonomisch sind.Another object of the present invention is to provide a method for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof. Usual methods, such as the continuous and discontinuous processes explained at the beginning, are on the one hand. tels extruder and on the other hand by autoclave. It is also known that these two application methods can be connected in series and / or in parallel in order to take advantage of each individual method. However, even in such an arrangement, these techniques cannot overcome all of the disadvantages, as is the case, for example, with the reaction times of the conventional methods, which, inter alia, have already been discussed at the beginning. In this context, there are limited and / or incorrect feasibility for large requirements with regard to various types of high-quality viscosity properties of the end product. This includes the requirements for process-specific additives and / or reagents to arrive at a either high or low viscosity end product. For example, plasticizers are required as an additive in the plasticization of starch in order to obtain a product with demanding viscosity properties. Another example is that when carbohydrates are modified, an aqueous system must be present so that the substances can be modified and / or derivatized, especially in the case of starch as the starting product. Connected to this is the process-specific requirement for drying, which is usually realized in a batch process by means of a drum dryer. Further disadvantages lie in the relatively high capital investments, with additional large energy expenditures with relatively low efficiency of the chemical reactions in the systems. The inevitable result of this is that the techniques mentioned are cost-intensive and, due to the limited use of raw materials, also uneconomical.
Zusammenfassend liegt die Aufgabe des vorliegenden Verfahrens darin, dass die Vorteile beider oben genannten kontinuierlichen und diskontinuierlichen Behandlungsmethoden in einem Verfahrensschritt durchführbar sind. Dabei ist es u.a. auch Ziel, die umzusetzenden Ausgangsprodukte auch bei sehr geringem bis gar keinem Wassergehalt optimal zu modifizieren, das plasti- fizierte Endprodukt leicht und v.a. regulierbar auszutragen, notwendige Reagenzien beliebig hinzu zu dosieren und flüchtige Nebenprodukte jederzeit zu entziehen.In summary, the object of the present method is that the advantages of both continuous and discontinuous treatment methods mentioned above can be carried out in one process step. It is among other things also the aim of optimally modifying the starting products to be implemented, even with very little to no water content, the plasticized end product easily and, above all, it can be regulated, the necessary reagents added as desired and volatile by-products withdrawn at any time.
Oben gestellte Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Ausgangsprodukte mittels einer Pressplatte und einem Mischer pressgemischt werden, wobei die Führung der Pressplatte und des Mischers voneinander entkoppelt erfolt. Durch die, vorzugsweise axial führbare, Pressplatte wird das Material einerseits einem Vorschub und anderseits einer Druckbeanspruchung ausgesetzt. Die Wirkung des Mischers auf die zu modifizierenden Ausgangsprodukte sind die Homogenisierung, also das Mischen, und zusätzliche thermomechanische Behandlung durch Druck- und Temperaturbeaufschlagung der zu modifizierenden Ausgangsprodukte. Die entkoppelte Führung der beiden Konstruktionsteile ermöglicht die unabhängig voneinander fahrbare Behandlung des Mischgutes. Dadurch können je nach Anfordernis, welche einerseits von der Art des eingesetzten Rohstoffs und andererseits von der erwünschten Zielsetzung der Beschaffenheit des Endproduktes (Viskosität, Vermahlbarkeit, etc.) abhängen, die Ausgangsprodukte äußerst flexibel und somit einfacher umgesetzt werden. Dies besteht in erster Linie in den kontrollierbaren und individuell abstimmbaren Verweilzeiten, wodurch die Reaktionen besser und v.a. vollständig ablaufen können. In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die Druck- und Temperaturverhältnisse innerhalb der dazu herangezogenen Mischvorrichtung regelbar sind. Daraus ergibt sich, dass der für die Modifizierung notwendige Chemikalienverbrauch besser auf das .zu behandelnde Gemisch abgestimmt wird, wodurch sich dieser auch erheblich reduziert, was aus ökonomischer Sicht von Vorteil ist.According to the present invention, the above objects are achieved in that the starting products are press-mixed by means of a press plate and a mixer, the guidance of the press plate and the mixer taking place decoupled from one another. The press plate, which can preferably be guided axially, exposes the material to feed on the one hand and to compressive stress on the other. The effect of the mixer on the starting products to be modified is the homogenization, i.e. the mixing, and additional thermomechanical treatment by applying pressure and temperature to the starting products to be modified. The decoupled guidance of the two construction parts enables the mix to be handled independently of one another. Depending on the requirements, which depend on the one hand on the type of raw material used and on the other hand on the desired objective of the nature of the end product (viscosity, millability, etc.), the starting products are extremely flexible and therefore easier to implement. This consists primarily in the controllable and individually adjustable residence times, which means that the reactions can run better and above all completely. In this context, it is also advantageous if the pressure and temperature conditions can be regulated within the mixing device used for this purpose. The result of this is that the chemical consumption required for the modification is better matched to the mixture to be treated, which also reduces it considerably, which is advantageous from an economic point of view.
Hinsichtlich der Optimierung des Verfahrens ist es günstig, wenn die Ausgangsprodukte gänzlich oder nahezu lösungsmittelfrei pressgemischt werden. Die nahezu lösungsmittelfreie Behandlung besteht in einer äußerst geringen Zudosierung von, vorzugsweise Wasser, um z.B. Kohlenhydrate in einen hydratisierten Zustand zu bringen. Gemäß des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens kann dies auch ohne Beimengung von Wasser geschehen, da durch die Wirkungsweise der Pressplatte bzw. durch deren Ausübung eines definierten Druckes der natürliche Wassergehalt der Ausgangsprodukte zur Hydratisierung verwendbar ist. Beispielsweise ist dies bei einer Verarbeitung von Inulin besonders von Vorteil, da bei der Herstellung von hochveresterten Produkten typische Mengen an Wasser entstehen, welche für einen günstigen Verlauf der Reaktion entfernt werden müssten. Gemäß der Erfindung ist dies nicht mehr notwendig, da auch bei Unterdruckverhältnissen gearbeitet werden kann. Dies schafft nicht nur die ökonomische Einsparung hinsichtlich eines Wasserverbrauchs, sondern reduziert auch den Verbrauch von anderen chemischen Zusatzreagenzien, die zur Aufnahme der Ausgangsprodukte in wässrige Systeme bekannterweise erforderlich sind.With regard to the optimization of the process, it is advantageous if the starting products are press-mixed completely or almost solvent-free. The almost solvent-free treatment consists in an extremely small addition of, preferably water, to e.g. Bring carbohydrates into a hydrated state. According to the method according to the invention, this can also be done without the addition of water, since the natural water content of the starting products can be used for hydration due to the mode of action of the press plate or through the application of a defined pressure. For example, this is particularly advantageous when processing inulin, since the production of highly esterified products produces typical amounts of water which would have to be removed for the reaction to proceed favorably. According to the invention, this is no longer necessary, since it is also possible to work under negative pressure conditions. This not only creates economic savings in terms of water consumption, but also reduces the consumption of other chemical additional reagents, which are known to be required for incorporating the starting products into aqueous systems.
In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckdienlich, wenn die Endprodukte nach ihrer physikalischen Modifizierung und/oder ihrer chemischen Derivatisierung mit einer Austragsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche bereits oben ausgeführt ist und anhand der beiliegenden Zeichnung nachfolgend weiter erläutert wird, kontinuierlich ausgetragen wird. Die Wirkungsweise dieser Art von Austragung mittels der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung besteht in den Bedingungen, durch welche die Substanzen kontinuierlich, aber erfindungsgemäß in kontrollierter Form zwangsgefördert werden. Wenn die Ausgangsprodukte zu deren Modifizierung mit einer erfindungsgemäß geringen Lösungsmittelzugäbe bzw. Wasserzugabe pressgemischt werden, so kann insbesondere die für die Stärkeherstellung wichtige Expansion des Materials vollständig bzw. homogen und vor allem eine günstigere Beschaffenheit der plastifizierten Stärke herbeigeführt werden. Dies ist durch die langsame permanente Zwangsbewegung mittels der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung, in welcher ausreichende und vor allem für die Expansion notwendige reduzierte Druckentlastung stattfinden kann, erreichbar. Falls wünschenswert, ist es auch möglich die modifizierten Endprodukte unter Schutzgasbedingungen auszutragen. Durch die vorliegende Erfindung kann das ebenfalls gemäß vorliegender Erfindung modifizierte Endprodukt konstant und vollständig aus dem Mischsystem in einer ganz oder - falls erforderlich - nahezu Vertriebs- fertigen, vorzugsweise strangartigen, Beschaffenheit entnommen werden. Das fertige Endprodukt ist leicht handzuhaben, insbesondere weiter zerkleinerbar und/oder besser vermahlbar, was beispielsweise bei der Stärkeherstellung von Bedeutung ist.In this context, it is particularly expedient if the end products, after their physical modification and / or their chemical derivatization, are continuously discharged using a discharge device according to the present invention, which has already been set out above and is further explained below with reference to the accompanying drawing. The mode of operation of this type of discharge using the inventive method Discharge device consists in the conditions by which the substances are continuously, but according to the invention, forcedly conveyed in a controlled form. If the starting products for their modification are press-mixed with a small amount of solvent or water added according to the invention, the expansion of the material, which is important for starch production, can be completely or homogeneously achieved and, above all, a more favorable quality of the plasticized starch. This can be achieved by means of the slow, permanent forced movement by means of the discharge device according to the invention, in which sufficient pressure relief, which is necessary above all for expansion, can take place. If desired, it is also possible to discharge the modified end products under protective gas conditions. By means of the present invention, the end product, also modified according to the present invention, can be removed constantly and completely from the mixing system in a completely or - if necessary - almost ready-to-sell, preferably strand-like, condition. The finished end product is easy to handle, in particular can be further comminuted and / or better ground, which is important, for example, in the production of starch.
Bei einer Herstellung bzw. Neusynthese von Kohlenhydraten, ausgehend von Mono- und/oder Disacchariden und/oder ihren Zuckeralkoholen, ist es von Vorteil, wenn die benötigten Ausgangsprodukte, unter welchen auch Monomere und ihre Gemische fallen, mittels einer Pressplatte und einem Mischer unabhängig voneinander pressgemischt werden. Weiters ist es günstig, wenn im An- schluss daran die so behandelten Produkte mittels einer oben ausgeführten Austragsvorrichtung kontinuierlich ausgetragen werden.In the production or new synthesis of carbohydrates, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols, it is advantageous if the required starting products, which also include monomers and their mixtures, are used independently of one another by means of a press plate and a mixer be press mixed. Furthermore, it is advantageous if the products treated in this way are then continuously discharged by means of a discharge device described above.
Im Folgenden werden zur Klarheit der vorliegenden Erfindung einige Beispiele angeführt, welche in Beispiel 1 die Herstellung von Carboxymethylinulin, Beispiel 2 den Abbau von Guarkernmehl und Beispiel 3 die Hydrophobierung von Kartoffelstärke zeigen.To clarify the present invention, a few examples are given below which show in Example 1 the preparation of carboxymethylinulin, Example 2 the breakdown of guar gum and Example 3 the hydrophobization of potato starch.
Beispiel 1example 1
Herstellung von CarboxymethylinulinManufacture of carboxymethylinulin
Die Mischkammer der Pressmischanlage wird auf 60°C tempe- riert. 2000 g Inulin ST (Fa. Orafti, BE) wird in die Mischkammer gefüllt. Es werden 719 g Natriummonochloracetat beigemengt, die Mischkammer geschlossen und die Pressplatte auf mittlere Stufe in Betrieb gesetzt. Der Inhalt der Mischkammer wird 5 Min. bei 150 U/min und einer Oszillationsfrequenz von 10 Hübe/Min. mit dem Mischer homogenisiert. Nach 5 Min. wird der Pressmischer abgestellt, der Deckel geöffnet und 50 g Natronlauge Mikroperlen dazugegeben. Bei ca. 30 U/min und Frequenz 10 wird über ein Ventil Stickstoff 60 Sekunden lang eingeblasen und über ein weiteres Ventil entlüftet. Nach dem Spülen mit Stickstoff werden die Ventile geschlossen. Die Drehzahl des Rührers wird auf 250 U/min und die Frequenz auf 15 Hüben/Min. angehoben und die Pressplatte auf höherer Stufe gefahren. Unter diesen Bedingungen wird der Inhalt der Mischkammer mechanothermisch behandelt. Während dieser Behandlung stieg die Temperatur im Behälter von 55°C auf 85°C. Nach Ablauf von 10 Min. wird die Drehzahl des Mischers auf 50 U/min reduziert und die Oszillation abgeschaltet. Durch die Austragsvorrichtung wird der Mischkammerinhalt kontinuierlich in Form eines Stranges ausgetragen. Der Produktstrang wird zerkleinert, vermählen und analysiert. Es wird der Gehalt an Glykolsäure und an Natriummonochloracetat mittels HPLC ermittelt und die Reaktionseffizienz berechnet.The mixing chamber of the press mixing plant is heated to 60 ° C riert. 2000 g of Inulin ST (from Orafti, BE) are filled into the mixing chamber. 719 g of sodium monochloroacetate are added, the mixing chamber is closed and the press plate is put into operation at the medium level. The contents of the mixing chamber are 5 min. At 150 rpm and an oscillation frequency of 10 strokes / min. homogenized with the mixer. After 5 minutes, the press mixer is switched off, the lid is opened and 50 g of sodium hydroxide microbeads are added. At approx. 30 rpm and frequency 10, nitrogen is blown in through a valve for 60 seconds and vented through another valve. After purging with nitrogen, the valves are closed. The speed of the stirrer is set to 250 rpm and the frequency to 15 strokes / min. raised and the press plate moved to a higher level. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. During this treatment, the temperature in the container rose from 55 ° C to 85 ° C. After 10 minutes the mixer speed is reduced to 50 rpm and the oscillation is switched off. The contents of the mixing chamber are continuously discharged in the form of a strand by the discharge device. The product strand is shredded, ground and analyzed. The content of glycolic acid and sodium monochloroacetate is determined by means of HPLC and the reaction efficiency is calculated.
Bei theoretischem Substitutionsgrad von 0,5 wurde eine Reaktionseffizienz von 78% erreicht.With a theoretical degree of substitution of 0.5, a reaction efficiency of 78% was achieved.
Beispiel 2Example 2
Abbau von GuarkernmehlDegradation of guar gum
Die Mischkammer des Pressmischers wird auf 100°C temperiert. 2000 g konventionelles Guarkernmehl wird in die Mischkammer gefüllt und soviel ml an entionisiertem Wasser hinzugegeben, dass die Trockensubstanz der Masse 55% beträgt. Die Mischkammer wird geschlossen und die Pressplatte auf hohe Betriebsstufe gestellt. Der Inhalt der Mischkammer wird über das Ventil entlüftet. Der Inhalt der Mischkammer wird bei 15 Hüben/min. mit dem Mischer homogenisiert. Die Drehzahl des Mischers wird so gehalten, dass in der Mischkammer eine konstante Temperatur gehalten wird. Unter diesen Bedingungen wird der Inhalt der Mischkammer mechano- thermisch behandelt. Während dieser Behandlung steigt die Temperatur in der Kammer an und wird bei gewünschtem Niveau konstant gehalten. Unter diesen Bedingungen wird der Inhalt der Mischkammer unterschiedlich lange mechanothermisch behandelt. Nach Ende der mechanothermischen Behandlung wird die Pressplatte niedriger gefahren und die Drehzahl des Mischers auf ca. 50 U/min eingestellt. Durch die Austragsvorrichtung wird der Mischkammerinhalt kontinuierlich unter Extrusionsbedingungen in Form eines Stranges ausgetragen. Der Produktstrang wird zerkleinert, vermählen und analysiert. Es wird die Viskosität einer 10%iger Lösung mit Brookfield RVT Viskosimeter mit der geeigneten Spindel bei 20°C und 50 U/min gemessen.The mixing chamber of the press mixer is heated to 100 ° C. 2000 g of conventional guar gum is poured into the mixing chamber and enough ml of deionized water is added that the dry matter of the mass is 55%. The mixing chamber is closed and the press plate is set to a high operating level. The contents of the mixing chamber are vented through the valve. The content of the mixing chamber is at 15 strokes / min. homogenized with the mixer. The speed of the mixer is kept so that a constant temperature is maintained in the mixing chamber. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. This increases during this treatment Temperature in the chamber and is kept constant at the desired level. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally for different lengths of time. At the end of the mechanothermal treatment, the press plate is moved down and the mixer speed is set to approx. 50 rpm. The contents of the mixing chamber are continuously discharged through the discharge device under extrusion conditions in the form of a strand. The product strand is shredded, ground and analyzed. The viscosity of a 10% solution is measured using a Brookfield RVT viscometer with a suitable spindle at 20 ° C and 50 rpm.
Beispiele 1 2 3 4Examples 1 2 3 4
Temperatur 140°C 140°C 145°C 155°CTemperature 140 ° C 140 ° C 145 ° C 155 ° C
Verweilzeit 70 Min 210 Min 70 Min 150 MinDwell time 70 min 210 min 70 min 150 min
Viskosität 3220 mPas 120 mPas 1458 mPas 166 mPasViscosity 3220 mPas 120 mPas 1458 mPas 166 mPas
Beispiel 3Example 3
Hydrophobierung von KartoffelstärkeHydrophobization of potato starch
Die Mischkammer des Pressmischers wird auf 100°C temperiert. 2000 g native Kartoffelstärke (Stärkina 20.000 von Agrana Zucker und Stärke AG, AT) und 50 g Natronlauge Mikroperlen werden in die Mischkammer gefüllt. Es werden 247 g Laurinsäure hinzugegeben, die Mischvorrichtung wird geschlossen und die Pressplatte in Betrieb gesetzt. Der Inhalt der Mischvorrichtung wird 5 Min. bei 150 U/min und Oszillationsfrequenz von 10 Hüben/Min. mit dem Mischer homogenisiert. Nach 5 Min. wird bei ca. 30 U/min und Frequenz 10 über ein Ventil Stickstoff 60 Sekunden lang eingeblasen und über das weitere Ventil entlüftet. Nach dem Spülen mit Stickstoff werden die Ventile geschlossen. Die Drehzahl des Mischers wird auf 250 U/min und die Frequenz auf 15 Hüben/min. angehoben und auch die Pressplatte wird auf hoher Stufe gefahren. Unter diesen Bedingungen wird der Inhalt der Mischkammer mechanothermisch behandelt. Während dieser Behandlung steigt die Temperatur im Behälter auf 140°C. Nach Ablauf von 10 Min. wird die Drehzahl des Mischers auf 50 U/min reduziert und die Oszillation abgeschaltet, über die Austragsvorrichtung wird der Behälterinhalt kontinuierlich in Form eines Stranges ausgetragen. Der expandierte Produktstrang wird zerkleinert, vermählen und analysiert. Es wird der Gehalt gebundener Laurinsäure ermittelt und die Reaktionseffizienz berechnet.The mixing chamber of the press mixer is heated to 100 ° C. 2000 g of native potato starch (Starchina 20,000 from Agrana Zucker and Starch AG, AT) and 50 g of sodium hydroxide microbeads are filled into the mixing chamber. 247 g of lauric acid are added, the mixing device is closed and the press plate is started. The content of the mixing device is 5 minutes at 150 rpm and oscillation frequency of 10 strokes / min. homogenized with the mixer. After 5 minutes, nitrogen is blown in through a valve at about 30 rpm and frequency 10 for 60 seconds and vented through the further valve. After purging with nitrogen, the valves are closed. The speed of the mixer is set to 250 rpm and the frequency to 15 strokes / min. raised and the press plate is also driven at high speed. Under these conditions, the contents of the mixing chamber are treated mechanothermally. During this treatment, the temperature in the container rises to 140 ° C. After 10 minutes, the speed of the mixer is reduced to 50 rpm and the oscillation is switched off. The contents of the container are continuously discharged in the form of a strand via the discharge device. The expanded product line is shredded, ground and analyzed. The content of bound lauric acid is determined and the reaction efficiency is calculated.
Bei theoretischem Substitutionsgrad von 0,1 wurde eine Reaktionseffizienz von 58% erreicht.With a theoretical degree of substitution of 0.1, a reaction efficiency of 58% was achieved.
Weiters wird eine bevorzugte Ausführungsform hinsichtlich der Verwendung einer Mischvorrichtung mit einer Austragsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.Furthermore, a preferred embodiment with regard to the use of a mixing device with a discharge device according to the present invention is illustrated with reference to the accompanying drawings.
Darin zeigen:In it show:
Fig. 1 eine skizzierte Gesamtansicht der Erfindung mit Mischvorrichtung und Austragsvorrichtung;Figure 1 is a sketched overall view of the invention with mixing device and discharge device.
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Austragsvorrichtung gemäß Fig. 1 von der Mischkammer aus gesehen;FIG. 2 is a top view of the discharge device according to FIG. 1 seen from the mixing chamber;
Fig. 3 eine Variante der Austragsvorrichtung aus Fig. 2;FIG. 3 shows a variant of the discharge device from FIG. 2;
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Austragsvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung;4 shows a top view of the discharge device of an embodiment of the invention;
Fig. 5 ein Schnittbild der Anordnung gemäß Fig. 3 in der Austragsebene;5 shows a sectional view of the arrangement according to FIG. 3 in the discharge plane;
Fig. 6 eine Detailansicht V der Fig. 5.6 is a detailed view V of FIG. 5th
In Fig. 1 ist die Mischvorrichtung 1 mit Austragsvorrichtung 5 skizziert gezeigt, wobei im dargestellten Korpus 1' der Vorrichtung 1 die Mischkammer 2 mit dichtend geführter Pressplatte 3 und Mischer 4 zu sehen sind. Die Mischkammer 2 bzw. der Reaktionsbehälter besteht im Wesentlichen aus einem druckfesten Zylinder (üblicherweise bis zu 30 bar) mit beispielsweise 10 1 Fassungsvermögen und erlaubt eine externe Temperierung, wie beispielsweise in Form einer Doppelwandheizung (nicht gezeigt) . Der Mischer 4 ist axial verschiebbar und an der dargestellten Position nahe der Abdeckung 6 der Mischkammer 2 positioniert, wobei die Mischerwelle 4' durch die Platte 3 hindurchgeführt ist, während die Pressplatte 3 am Mischkammerboden gezeigt ist; d.h. : sich in Ausgangsposition bzw. Ruhestellung befindet. Weiters kann die Pressplatte 3 eine einfache Gleitringdichtung 3', z.B. aus gehärtetem Metall aufweisen. Als Mischer 4 ist beispielsweise ein Rührflügel eingesetzt, welcher mit wählbarer Drehzahl, Drehmoment und Oszillationsfrequenz rotieren und/oder oszillieren kann. Es sind beispielsweise (maximale) Drehzahlbereiche bis zu 350 U/Min, Drehmomentbereiche bis zu 1500 Nm und Oszillationsfrequenzen bis zu 30 Hüben/min. erreichbar. Der axial bewegbare dichtend geführte Reaktorboden bzw. die Pressplatte 3 kann das Reaktionsvolumen in der Mischkammer 2 während der Behandlung des Mischgutes verändern und auch einen entsprechenden Druck aufbringen, während der Mischer 4 eine optimale Homogenisierung herbeiführt. Die Austragsvorrichtung 5 in Form eines Extruders ist in der Abdeckung 6 integriert oder an diese angeschlossen (nur andeutungsweise dargestellt) . Dabei ist der Einzugsteil 5 ' des Extruders in der Verlängerung der Mischerwelle 4' angeordnet. Die Extruderschnecke (nicht dargestellt) verläuft quer zur Mischerwelle 4' in der Abdeckung 6 der Mischkammer 2. Der Austragsteil 7 der Austragsvorrichtung 5 ist parallel zum Einzugsteil 5' des Extruders angeordnet. Weiters zeigt Fig. 1 den Motor 12, welcher ein herkömmlicher Elektromotor zum Antrieb der Extruderschnecke 10 des Extruders sein kann und beispielsweise eine Leistung von etwa 5 kW erbringt.In Fig. 1, the mixing device 1 with discharge device 5 is shown sketched, the mixing chamber 2 with sealingly guided press plate 3 and mixer 4 can be seen in the illustrated body 1 'of the device 1. The mixing chamber 2 or the reaction container essentially consists of a pressure-resistant cylinder (usually up to 30 bar) with, for example, 10 1 capacity and allows external temperature control, for example in the form of a double-wall heater (not shown). The mixer 4 is axially displaceable and is positioned at the position shown near the cover 6 of the mixing chamber 2, the mixer shaft 4 'being guided through the plate 3, while the press plate 3 is shown on the bottom of the mixing chamber; ie: is in the starting position or rest position. Furthermore, the press plate 3 can have a simple mechanical seal 3 ', for example made of hardened metal. A mixer, for example, is used as a mixer 4, which can rotate and / or oscillate at a selectable speed, torque and oscillation frequency. For example, there are (maximum) speed ranges up to 350 rpm, torque ranges up to 1500 Nm and Oscillation frequencies up to 30 strokes / min. reachable. The axially movable, sealingly guided reactor base or the pressure plate 3 can change the reaction volume in the mixing chamber 2 during the treatment of the material to be mixed and can also apply a corresponding pressure, while the mixer 4 brings about an optimal homogenization. The discharge device 5 in the form of an extruder is integrated in the cover 6 or connected to it (only shown in a hint). The feed section 5 'of the extruder is arranged in the extension of the mixer shaft 4'. The extruder screw (not shown) runs transversely to the mixer shaft 4 'in the cover 6 of the mixing chamber 2. The discharge part 7 of the discharge device 5 is arranged parallel to the feed part 5' of the extruder. 1 further shows the motor 12, which can be a conventional electric motor for driving the extruder screw 10 of the extruder and, for example, produces an output of approximately 5 kW.
In Fig. 2 ist eine Ansicht auf die Austragsvorrichtung 5 gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die Abdeckung 6 von der Mischkammer 2 aus zu sehen ist. Die Abdeckung 6 weist eine Öffnung 8 auf, welche im dargestellten Beispiel in einer ovalen Form ausgestaltet und außermittig angeordnet ist. Die Öffnung 8 stellt die Verbindung der Mischkammer 2 mit der Austragsvorrichtung 5 dar. Durch die Öffnung 8 ist eine Extruderschnecke 10 sichtbar, welche der eines herkömmlichen Einschnecken-Extruders entsprechen kann. Für einen effektiven Auspressvorgang bei der Mischung plastifizierter Stärke weist der Schneckengang 10' - gemäß Fig. 2 strichliert angedeutet - vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 30 mm auf. Weiters sind in Fig. 2 drei Ventile 9, 9', 9' ' dargestellt, wobei hier beispielsweise Ventile mit 0,5 Zoll Durchmesser verwendet sind. So ist es insbesondere für einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage erforderlich, dass die Ventile 9 eine Beschickung der Mischkammer 2 von flüssigen, festen oder gasförmigen Stoffen unter konstantem Druck erlauben. Gemäß Fig. 2 ist auch ein Sicherheitsventil 9' vorgesehen, welches für eine Belüftung des Systems aktiviert werden kann. Das dritte Ventil 9 ' ' dient der Abfuhr von flüchtigen Nebenprodukten, die aus der Reaktion der zu behandelnden Polysaccharide entstehen, wie aggressive Gase, z.B. Chloride bzw. gasförmige Salzsäure. Weiters sind Druck- und/oder Temperatursensoren 11 dargestellt, mit welchen die Reaktionsbedingungen im Inneren der Mischkammer 2 erfasst werden können. Die Austragszone 7 des Extruders mit Auspressdüse 7 ' ist in der Verlängerung der Extruderschnecke 10 positioniert. Im linken Teil der Fig. 2 ist der Motor 12 in Axialrichtung der Extruderschnecke 10 angeordnet.FIG. 2 shows a view of the discharge device 5 according to FIG. 1, the cover 6 being visible from the mixing chamber 2. The cover 6 has an opening 8, which in the example shown is designed in an oval shape and is arranged off-center. The opening 8 represents the connection of the mixing chamber 2 with the discharge device 5. Through the opening 8, an extruder screw 10 is visible, which can correspond to that of a conventional single-screw extruder. For an effective pressing-out process when mixing plasticized starch, the screw flight 10 '- indicated by dashed lines according to FIG. 2 - preferably has a diameter of approximately 30 mm. Furthermore, three valves 9, 9 ', 9''are shown in FIG. 2, valves with a 0.5 inch diameter being used here, for example. For continuous operation of the system, in particular, it is necessary that the valves 9 allow the mixing chamber 2 to be charged with liquid, solid or gaseous substances under constant pressure. 2, a safety valve 9 'is also provided, which can be activated for ventilation of the system. The third valve 9 ″ is used to discharge volatile by-products that arise from the reaction of the polysaccharides to be treated, such as aggressive gases, for example chlorides or gaseous hydrochloric acid. Furthermore, pressure and / or temperature sensors 11 are shown, with which the reaction conditions inside the Mixing chamber 2 can be detected. The discharge zone 7 of the extruder with extrusion nozzle 7 'is positioned in the extension of the extruder screw 10. In the left part of FIG. 2, the motor 12 is arranged in the axial direction of the extruder screw 10.
Die Fig. 3 zeigt eine Variante der AustragungsVorrichtung 5, wie in Fig. 2, wobei der Motor 12 des Extruders 5 senkrecht zur Achse der Extruderschnecke 10 angeordnet ist. Die Druck- und/oder Temperatursensoren 11 sind unterschiedlich von denen der Fig. 2 positioniert.FIG. 3 shows a variant of the discharge device 5, as in FIG. 2, the motor 12 of the extruder 5 being arranged perpendicular to the axis of the extruder screw 10. The pressure and / or temperature sensors 11 are positioned differently from those in FIG. 2.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Abdeckung 6 in Aufsicht von der Mischkammer 2 aus gesehen dargestellt ist. Hier ist eine Ausführungsform dargestellt, welche von jener gemäß den Fig. 2 und 3 abweicht. Die Ausstattungselemente der Austragsvorrichtung 5, insbesondere der Abdeckung 6, zeigen verschiedene Anordnungen und größere Abmessungen. Im Einzelnen ist die Öffnung 8 zentriert angeordnet. Es sind zwei Druck- bzw. Temperatursensoren 11 und zwei Ventile 9, 9' vorgesehen, wobei hier beispielsweise Ventile mit einem Durchmesser von 1 Zoll verwendet werden.Fig. 4 shows an embodiment of the invention, wherein the cover 6 is shown in a view from the mixing chamber 2. An embodiment is shown here which differs from that according to FIGS. 2 and 3. The equipment elements of the discharge device 5, in particular the cover 6, show different arrangements and larger dimensions. In detail, the opening 8 is arranged centered. Two pressure or temperature sensors 11 and two valves 9, 9 'are provided, valves with a diameter of 1 inch being used here, for example.
In Fig. 5 ist ein Schnittbild der Anordnung gemäß Fig. 3 dargestellt, wobei die Ansicht einen Schnitt entlang der Längsachse der Extruderschnecke 10 dargestellt, welcher quer durch die Abdeckung 6 geführt ist. Das Mischgut aus der Mischkammer 2 wird über den Einzugsteil 5' (nicht dargestellt) durch die Verbindungsöffnung 8 (strichliert angedeutet) aufgenommen und in Richtung Austragsteil 7 durch das Gewinde der Extruderschnecke 10 entlang des Schneckenganges 10' befördert, um über einen Austragskanal 7' ' bei geöffnetem Austragsventil 14' ' ausgepresst zu werden. Auf diese Weise wird das modifizierte Material nach der mechanischen und hydrothermisehen Behandlung in der Pressmischvorrichtung am Ende der Austragsextrusion auf natürliche Weise expandiert bzw. aufgeblasen und über den Austragskanal 7 ' ' in Form eines Stranges ausgetragen und kann einer weiteren Verwertung unterzogen werden. Fig. 5 zeigt des Weiteren Ventile 9 und Druck- bzw. Temperatursensoren 11, die ähnlich wie in Fig. 2 bzw. 3 angeordnet sind.FIG. 5 shows a sectional view of the arrangement according to FIG. 3, the view showing a section along the longitudinal axis of the extruder screw 10, which is guided transversely through the cover 6. The material to be mixed from the mixing chamber 2 is taken in via the intake part 5 '(not shown) through the connection opening 8 (indicated by dashed lines) and conveyed in the direction of the discharge part 7 by the thread of the extruder screw 10 along the screw flight 10' in order to pass via a discharge channel 7 '' to be pressed out with the discharge valve 14 '' open. In this way, after the mechanical and hydrothermal treatment in the press mixing device at the end of the discharge extrusion, the modified material is naturally expanded or inflated and discharged in the form of a strand via the discharge channel 7 ″ and can be subjected to further utilization. FIG. 5 also shows valves 9 and pressure or temperature sensors 11, which are arranged similarly to FIGS. 2 and 3.
Fig. 6 zeigt die Detailansicht V der Austragszone 7 gemäß Fig. 5. Im Einzelnen sind das Austragsventil 14'', welches mit der Extruderschnecke 10 bzw. der Extruderwelle 13 (strichliert angedeutet) über das Schneckenelement bzw. die Schneckenschraube 15 in Verbindung steht, dargestellt. Ein Austrag bzw. Auspressvorgang des modifizierten Materials über den Austragskanal 14 ' wird in diesem Ausführungsbeispiel derart herbeiführt, dass der verschließbare Austragskanal 14 ' durch Lösen eines Feststellmittels 16, vorzugsweise einer Feststellschraube, an der Oberseite des Austragsventils 14' ', geöffnet wird. Ein Lockern des Feststellmittels 16 bewirkt, dass ein axial angeordneter Schieber 17 entsprechend beweglich wird, wodurch der Austragskanal 14 ' - hier im unteren Teil des Austragsventils 14 ' ' - freigelegt werden kann. Das Material wird mit Hilfe der Extruderschnecke 10 in die Austragszone 7 und über der Austragskanal 14' weiter transportiert, um dort dosiert entnommen zu werden. Das modifizierte Material kann auf diese Weise leichter einer weiteren Behandlung, wie einem Vermählen oder Schneiden, unterzogen werden. Typischerweise weist der Austragsteil 7 einen Durchmesser von 2 bis 10 mm auf und hält einem Druck von etwa 30 bar stand.6 shows the detailed view V of the discharge zone 7 according to FIG. 5. Specifically, the discharge valve 14 ″, which is connected to the extruder screw 10 or the extruder shaft 13 (indicated by broken lines) via the screw element or the screw screw 15 is shown. In this exemplary embodiment, the modified material is discharged or squeezed out via the discharge channel 14 'in such a way that the closable discharge channel 14' is opened by loosening a locking means 16, preferably a locking screw, on the top of the discharge valve 14 ''. Loosening the locking means 16 causes an axially arranged slide 17 to move accordingly, whereby the discharge channel 14 '- here in the lower part of the discharge valve 14''- can be exposed. The material is transported with the help of the extruder screw 10 into the discharge zone 7 and over the discharge channel 14 'in order to be removed there in a metered manner. The modified material can thus be subjected to a further treatment, such as grinding or cutting, more easily. The discharge part 7 typically has a diameter of 2 to 10 mm and withstands a pressure of approximately 30 bar.
Zu den angegebenen technischen Daten der Ausführungsformen sei anzumerken, dass sie sich auf Laborbedingungen beziehen; demgemäß sind diese für einen großtechnischen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Verhältnis entsprechend anzupassen. Regarding the specified technical data of the embodiments, it should be noted that they relate to laboratory conditions; accordingly, these are to be proportionally adapted for large-scale use of the device according to the invention.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verwendung einer Mischvorrichtung umfassend eine Mischkammer mit einem bewegbaren Mischer und einer dichtend geführten Pressplatte zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon.1. Use of a mixing device comprising a mixing chamber with a movable mixer and a sealingly guided press plate for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof.
2. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmolekularen Kohlenhydrate native Stärke und/oder abgebaute und/oder chemisch und/oder physikalisch modifizierte Derivaten daraus umfassen.2. Use of a mixing device according to claim 1, characterized in that the high molecular weight carbohydrates comprise native starch and / or degraded and / or chemically and / or physically modified derivatives thereof.
3. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass native Stärke aus Mais, Kartoffel, Getreide, Reis, Amaranth, sowie Maniok ausgewählt ist.3. Use of a mixing device according to claim 2, characterized in that native starch is selected from corn, potatoes, cereals, rice, amaranth and cassava.
4. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmolekularen Kohlenhydrate Inulin, Oligofructose, Galaktomannane wie Guar, Johannisbrotkernmehl, Cassia, Tara Gummi und andere Hydrokolloide umfassen.4. Use of a mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that the high molecular carbohydrates include inulin, oligofructose, galactomannans such as guar, locust bean gum, cassia, tare gum and other hydrocolloids.
5. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 zum Abbau hochmolekularer Kohlenhydrate, wie Galaktomannane, insbesondere Guar.5. Use of a mixing device according to claim 1 or 2 for breaking down high molecular weight carbohydrates, such as galactomannans, in particular guar.
6. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass niedermolekulare Kohlenhydrate wie Zucker und Zuckeralkohole verwendet werden.6. Use of a mixing device according to claim 1, characterized in that low molecular weight carbohydrates such as sugar and sugar alcohols are used.
7. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zucker, ausgewählt aus Saccharose, Maltose, Fruktose, sowie Glucose und Palatinose®, verwendet werden.7. Use of a mixing device according to claim 6, characterized in that sugars selected from sucrose, maltose, fructose, and glucose and Palatinose® are used.
8. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hydrierte Derivate, wie z.B. Palatinit®, Sorbit, Mannit, Xylit, Maltit, Lactit oder dergleichen verwendet werden.Use of a mixing device according to claim 6, characterized in that hydrogenated derivatives, such as e.g. Palatinit®, sorbitol, mannitol, xylitol, maltitol, lactitol or the like can be used.
9. Verwendung einer Mischvorrichtung umfassend einen bewegbaren Mischer und eine dichtend geführte Pressplatte zur Herstellung von Kohlenhydraten, ausgehend von Mono- und/oder Disacchariden und/oder ihren Zuckeralkoholen.9. Use of a mixing device comprising a movable Mixer and a sealingly guided press plate for the production of carbohydrates, starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols.
10. Mischvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon mit mindestens einem Mischer (4) und mindestens einer dichtend geführten Pressplatte (3) in einer mittels einer Abdeckung (6) dicht verschließbaren Mischkammer (2) und einer Austragsvorrichtung (5) mit einem Einzugsteil (5') und mit einem Austragsteil (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsvorrichtung (5) eine Zwangsförderung, wie eine Förderschnecke, vorzugsweise einen Einschnecken-Extruder, umfasst und an der Abdeckung (6) der Mischkammer (2) angeordnet ist.10. Mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof with at least one mixer (4) and at least one sealing plate (3) in a sealed manner by means of a cover (6) closable mixing chamber (2) and a discharge device (5) with a feed part (5 ') and with a discharge part (7), characterized in that the discharge device (5) comprises forced conveyance, such as a screw conveyor, preferably a single-screw extruder, and is arranged on the cover (6) of the mixing chamber (2).
11. Mischvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (6) mindestens eine, vorzugsweise schlitzartige, längliche Öffnung (8) aufweist.11. Mixing device according to claim 10, characterized in that the cover (6) has at least one, preferably slot-like, elongated opening (8).
12. Mischvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (8) in der Abdeckung (6) außermittig angeordnet ist.12. Mixing device according to claim 11, characterized in that the opening (8) in the cover (6) is arranged off-center.
13. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (4) und die dichtend geführte Pressplatte (3) in Richtung der Abdeckung (6) verschiebbar ist.13. Mixing device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the mixer (4) and the sealingly guided press plate (3) in the direction of the cover (6) is displaceable.
14. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (6) der Mischkammer (2) mit Ventilen (9, 9", 9'') versehen ist.14. Mixing device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the cover (6) of the mixing chamber (2) is provided with valves (9, 9 ", 9 '').
15. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Druck- bzw. Temperatursensoren (11) zur Kontrolle der Mischkammer (2), vorzugsweise an der der Mischkammer (2) zugewandten Unterseite der Abdeckung (6) , vorgesehen sind.15. Mixing device according to one of claims 10 to 14, characterized in that pressure or temperature sensors (11) are provided for checking the mixing chamber (2), preferably on the underside of the cover (6) facing the mixing chamber (2).
16. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Austragsventil (14'') am Austragsteil (7) der Austragsvorrichtung (5) vorgesehen ist.16. Mixing device according to one of claims 10 to 15, characterized in that at least one discharge valve (14 '') on Discharge part (7) of the discharge device (5) is provided.
17. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressplatte (3) Gleitringdichtungen (3'), vorzugsweise aus gehärtetem Metall, aufweist.17. Mixing device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the press plate (3) mechanical seals (3 '), preferably made of hardened metal.
18. Verwendung einer Mischvorrichtung zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon gemäß einer der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischvorrichtung (1) mit Austragsvorrichtung (5) gemäß einer der Ansprüche 10 bis 17 verwendet wird.18. Use of a mixing device for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that a mixing device (1) with discharge device (5) according to one of claims 10 to 17 is used.
19. Verwendung einer Mischvorrichtung zur Herstellung von Kohlenhydraten ausgehend von Mono- und/oder Disacchariden und/oder ihrer Zuckeralkohole, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischvorrichtung (1) mit Austragsvorrichtung (5) gemäß einer der Ansprüche 10 bis 17 verwendet wird.19. Use of a mixing device for the production of carbohydrates starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols, characterized in that a mixing device (1) with discharge device (5) according to one of claims 10 to 17 is used.
20. Verfahren zur physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung von hochmolekularen und/oder niedermolekularen Kohlenhydraten, Proteinen und/oder Mischungen hievon, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt mittels einer Pressplatte und einem Mischer pressgemischt wird, wobei die Führung der Pressplatte und des Mischers voneinander entkoppelt erfolgt.20. Process for the physical modification and / or chemical derivatization of high molecular and / or low molecular weight carbohydrates, proteins and / or mixtures thereof, characterized in that the starting product is press-mixed by means of a press plate and a mixer, the guidance of the press plate and the mixer from one another decoupled.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt gänzlich oder nahezu lösungsmittelfrei pressgemischt wird.21. The method according to claim 20, characterized in that the starting product is press mixed completely or almost solvent-free.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt nach seiner physikalischen Modifizierung und/oder chemischen Derivatisierung mit einer Austragsvorrichtung gemäß einer der Ansprüche 10 bis 17 kontinuierlich ausgetragen wird.22. The method according to claim 20 or 21, characterized in that the starting product is continuously discharged after its physical modification and / or chemical derivatization with a discharge device according to one of claims 10 to 17.
23. Verfahren zur Herstellung von Kohlenhydraten ausgehend von Mono- und/oder Disacchariden und/oder ihrer Zuckeralkohole da- durch gekennzeichnet, dass die Kohlenhydrate nach Verfahrenschritten gemäß einer der Ansprüche 20 bis 22 hergestellt werden.23. Process for the production of carbohydrates starting from mono- and / or disaccharides and / or their sugar alcohols there- characterized in that the carbohydrates are produced according to process steps according to one of claims 20 to 22.
24. Verfahren gemäß einer der Ansprüche 20 bis 22 zur Herstellung von Verbundmaterialien bzw. Verbundwerkstoffen.24. The method according to any one of claims 20 to 22 for the production of composite materials or composite materials.
25. Verfahren gemäß einer der Ansprüche 20 bis 22 zur Herstellung von Kosmetik-, Lebensmittel-, Papier-, Pharmaprodukten oder dergleichen. 25. The method according to any one of claims 20 to 22 for the production of cosmetic, food, paper, pharmaceutical products or the like.
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