WO2006032266A2 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von zucker - Google Patents

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WO2006032266A2
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Matthias Ihlow
Markus Henneberg
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Matthias Ihlow
Markus Henneberg
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B25/00—Evaporators or boiling pans specially adapted for sugar juices; Evaporating or boiling sugar juices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23G—COCOA; COCOA PRODUCTS, e.g. CHOCOLATE; SUBSTITUTES FOR COCOA OR COCOA PRODUCTS; CONFECTIONERY; CHEWING GUM; ICE-CREAM; PREPARATION THEREOF
    • A23G3/00—Sweetmeats; Confectionery; Marzipan; Coated or filled products
    • A23G3/02—Apparatus specially adapted for manufacture or treatment of sweetmeats or confectionery; Accessories therefor
    • A23G3/04—Sugar-cookers

Definitions

  • the invention relates to a device for melting sugar or sugar solutions according to the features of the preamble of patent claim 1 and a method for operating such a device.
  • roast products which are used for example in the confectionery and spirits industry as flavoring and coloring materials.
  • caramelization it is possible to influence more in the direction of aroma formation or more in the direction of color formation of the roasted products.
  • an excessively long residence time of sugar or sugar solutions in the melting device or a process with excessively high melting temperatures can lead to deficiencies in the taste of the roasted products or else to their charring.
  • the industrial melting of sugar or sugar solutions for the production of confectionery and sugar confectionery is usually carried out in the prior art using batchwise operated stirred kettles.
  • the sugar or sugar solutions are fed to the stirred tank batchwise and subsequently heated with constant stirring.
  • the container wall of the stirred tank serves as a heat transfer surface, wherein the outside of the container wall is brought into contact with the heat transfer medium necessary for melting.
  • the melting temperature of the sugar or the sugar solutions in a
  • heat transfer media are used with a much higher temperature than the melting temperature of the sugar or sugar solutions.
  • Melting devices has several disadvantages.
  • a major disadvantage is that with this melting device no continuous process flow can be realized. Furthermore, the agitator must be constantly maintained, resulting in not inconsiderable operating costs.
  • the decisive disadvantage of this discontinuous process is that during the melting of the first sugar particles, the not yet melted sugar particles partially agglomerate. From this point, on the one hand, the heat conduction within the melt deteriorates, since a complete stirring of the melt can no longer be carried out, and on the other hand, the inhomogeneous melt does not have a full-surface container wall contact.
  • the Device has at least one metering device for supplying sugar-containing dry components and liquid components and a mixing device.
  • the mixer is designed here as a high shear mixer, in which the dry components and the liquid components are thoroughly stirred by a rotor and they liquefy due to the resulting frictional heat.
  • a process for the preparation of candy, especially caramel candy is previously known, in which a pressure reactor is used.
  • the sugar melt is melted.
  • the pressure reactor is further added a gas having a higher pressure than the operating pressure of the pressure reactor.
  • Characteristic of this invention is that after the melting process, a stirrer is set in motion and that the gas is introduced through a arranged in the lower part of the pressure reactor below the agitator, gas-permeable plate in the pressure reactor.
  • the aforementioned inventions have the disadvantage that no continuous melting of sugar can be carried out using stirred tanks or pressure reactors, since a loading with sugar to be melted and a discharge with molten sugar must be realized continuously. This leads to the problems already mentioned.
  • the object of the invention is now to propose a method and a device for melting sugar, with which the agglomeration and the clumping are avoided during the phase transformation, and which further allow a continuous melting without overheated areas and without a partial charring.
  • the device for melting sugar hereinafter referred to as solid, has at least one Direct heat exchanger trained melt tube with an inlet for the solid, a drain for the liquid formed by melting the solid phase by phase conversion, an inlet for a heat transfer fluid and a drain for the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid and the solid are in the melt tube for the purpose of heat transfer in direct contact with each other.
  • the sugar can be continuously melted with the melting tube. Due to the continuous melting process, respectively stationary melting process, the temporal temperature change in the melting tube is almost zero.
  • the melt tube preferably consists of a perforated inner tube contacting the melt, an outer tube pointing to the surroundings and an annular gap placed between the inner tube and the outer tube.
  • the arbitrarily shaped in its size annular gap is formed in cooperation with the perforated inner tube as a second inlet for the heat transfer medium. This means that a first or a second end of the annular gap is acted on by the heat transfer fluid, which is then subsequently brought into contact with the perforations of the inner tube penetrating partially with the sugar to be melted.
  • the fact that the heat transfer fluid is brought into direct contact with the sugar ensures the sum of large heat transfer surface of the sugar granules for a homogeneous heating of the sugar and on the other efficient heat exchange.
  • the perforation of the inner tube of the melting tube is preferably formed by openings in the form of nozzles and / or slots, these openings along the surface of the inner tube ensure a veiling flow of the heat transfer fluid formed as a gas. This veiling flow may be more or less strong depending on the selected inflow velocity of the heat transfer fluid.
  • a plurality of melt tubes may be provided, which are arranged parallel or serially to each other. In the case of the serial arrangement, the individual melt tubes are successively applied and in the case of the parallel arrangement, the individual melt tubes are simultaneously subjected to melting sugar and the heat transfer fluid.
  • a tube heating can be provided, which is preferably in contact with the inner tube of the melting tube.
  • the solids entry into the melt tube and the liquid discharge from the melt tube can according to the invention both at the axial ends or in the region of the lateral surface, d. H. take place laterally of the Schmelzohrs.
  • melt tube is preceded by a fluidized bed apparatus in which specific state variables, for example the temperature and the humidity, of the sugar present as solid are selectively influenced. After the changes in state of the sugar made in the fluidized bed apparatus, this then has particularly advantageous properties for melting in the molten tube.
  • This fluidized-bed apparatus has at least one but preferably a plurality of spatially separate process areas, with adjacent process areas being coupled to one another using overflows or underflows formed as channels and cross-sectional openings.
  • the process area has an inlet for the solid, an outlet for the solid, which has changed its properties, and an inlet and a drain for the gaseous or vaporous fluid required for the fluidization of the solid.
  • the fluidized bed apparatus has a plurality of process areas, so also each process area all or only some of these aforementioned inflows and outflows exhibit.
  • the individual process areas of the fluidized bed apparatus can be identical in size and geometry or preferably designed differently.
  • the fluidized-bed apparatus can have a plurality of inflow chambers, wherein the individual process areas in the area of the inflow chambers are separated from one another by means of segmentations.
  • the individual process areas of the fluidized bed apparatus are arranged in cascade to one another.
  • the overflows or underflows coupling the two adjacent process areas are preferably placed alternately in the direction of flow in such a way that a meandering flow pattern of the fluidized solid is formed by the fluidized bed apparatus.
  • a straight flow pattern is achieved.
  • the solids entry into the fluidized bed apparatus and the solids discharge from the fluidized bed apparatus can be carried out according to the invention both on one end side and on one longitudinal side of the fluidized bed apparatus.
  • the method for operating a device for melting sugar according to the device features of claim 1 comprises the following method steps:
  • the solid sugar is pretreated prior to its introduction into the melting tube using a fluidized bed apparatus.
  • the gaseous or vaporous fluid is added to the sugar for targeted state change, for example for temperature change.
  • an upflow of the fluidized layer occurs as a result of the bubbles forming and a sinking of the fluidized particles in the region of non-existent bubbles.
  • the fluidized bed apparatus is therefore designed in such a way that the highest possible intensity of material and heat exchange processes is achieved by intensive mixing. This will u. a. achieved by the fluid and the solid in cross-flow or counterflow are brought into contact with each other.
  • the heat transfer medium and the solid after leaving the fluidized bed apparatus are subjected to a pure heat exchange in cocurrent or countercurrent.
  • the residence time of the solid in the melt tube is primarily on the parameters of grain size of the granules of the solid and / or mass flow the solid and / or geometry and dimensioning of the melting tube and / or properties of the heat transfer fluid dependent.
  • the residence time of the solid in the fluidized bed apparatus is primarily dependent on the parameters mass flow of the solid and / or geometry, number and dimensioning of the individual process areas of the fluidized bed apparatus.
  • the fluidization behavior of the solid can be adjusted differently in the individual process areas. At the lowest speed, the sugar fixed bed which is present on several racks arranged next to one another or above one another is only flowed through. At a very high speed, on the other hand, the limit of the flight promotion is reached.
  • the heat input required for the thermal treatment of the sugar in the melting tube and / or in the fluidized bed apparatus can be realized by convection and / or radiation.
  • the residence time of the sugar to be melted in the molten tube can be adjusted by the apparatus size of the melting tube and by the flow rate of the sugar to be melted and / or the heat transfer fluid.
  • the temperature of the solid and liquid sugar in the melting tube can be influenced by the properties of the heat transfer fluid and the pipe heating, since the heat exchange between the sugar and the heat transfer fluid by convective heat transfer and thermal radiation and by a heat transfer from the inner tube to the sugar and the heat transfer fluid completes.
  • Solid sugar granules completely and evenly contacted by the heat transfer fluid during flow and flow over the entire surface.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a designed as a direct heat exchanger melt tube in the embodiment as a countercurrent
  • FIG. 2 is a schematic representation of a designed as a direct heat exchanger melting tube in the design as a DC-flow
  • FIG. 3 schematic representation of a fluidized bed apparatus coupled to the melting tube
  • FIG 4 shows a schematic representation of a fluidized-bed apparatus coupled to the melting tube with a plurality of process areas.
  • FIG. 1 illustrates a device according to the invention for melting sugar, which in the example shown comprises a single melting tube 1 designed as a direct heat exchanger.
  • the melting tube 1 in this case consists of a melt 6 contacting perforated inner tube 1.1, an outwardly facing outer tube 1.3 and a placed between the inner tube 1.1 and the outer tube 1.3 annular gap 1.2.
  • the arbitrarily shaped in its size annular gap 1.2 is formed in cooperation with the perforated inner tube 1.1 as a second inlet for the heat transfer medium.
  • the melting tube 1 further comprises a first feed 2 for the solid, a discharge 3 for the liquid formed by phase transformation during melting of the solid, an inlet 4 for a heat transfer fluid and a discharge 5 for the heat transfer fluid.
  • the formed as a gas heat transfer fluid and the sugar are brought into contact with each other in countercurrent, so that for manufacturing reasons, both the inlet 2 and the outlet 3 for the present as sugar solid, as well as the inlet 4 and the outlet 5 for the heat transfer fluid to each other placed at both ends of the melting tube.
  • the melting tube 1 is positioned vertically and the inlet 2 for the still unmelted sugar at the top, which is particularly advantageous effect on the discharge of the liquid formed by melting the solid by phase transformation according to the principle of gravity.
  • the supply of the heat transfer fluid is carried out using the inlet 4, which is arranged opposite to the inlet 2 of the sugar to be melted.
  • the inlet 2 for the melting sugar and the outlet 5 for the heat transfer medium and the inlet 4 for the heat transfer medium and the outlet 3 of the liquid sugar melt are each a common Side of the melting tube 1 placed.
  • the feed of the melting tube 1 with the material partners involved in the phase transformation of the sugar and the method for operating the melt tube is carried out as follows: Using the feed 2, the feed of the melt tube 1 is carried out with a desired mass flow of sugar to be melted. At the same time the heat transfer fluid is passed in countercurrent through the inlet 4 in the melt tube 1, so that it comes in response to the speed and the inflow to a directed movement of the sugar to be melted.
  • the thermal energy required for the thermal treatment of the sugar is supplied to the sugar via the heat transfer fluid, which is fed to the melt 6 of the melt tube 1 via the first inlet 4 and the annular gap 1.2 and the perforated inner wall 1.1.
  • the annular gap 1.2 is acted upon at one end of the melting tube 1 with heat transfer fluid, which is distributed over the melt tube length, and flows through the openings 1.4 of the perforated inner tube 1.1 as a veiling flow at a sufficient speed along the surface facing the melt 6 of the inner tube 1.1.
  • settling of unmelted or molten sugar can be selectively influenced as a function of the speed and the direction of the heat transfer fluid.
  • the liquid sugar present after the phase transformation leaves the melting tube 1 at the outlet 3.
  • FIG. 2 illustrates a device according to the invention for melting sugar, which in the example illustrated comprises a single melting tube 1 designed as a direct heat exchanger.
  • the melting tube 1 corresponds in construction to that of FIG. 1, however, with the only difference that the melting tube 1 is designed as a DC.
  • a direct flow in the melting tube 1 is achieved not only by the arrangement of the two inlets 2, 4 and the two processes 3, 5 of the two substance partners, in each case at a common end of the melting tube 1, but Rather, it is also necessary to adjust the velocities and the mass or volume flows of both material partners accordingly.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a directly or indirectly coupled to the melting tube 1 fluidized bed apparatus 7. While in Fig. 3, only a single process area 8 is shown, the fluidized bed apparatus 1 according to FIG. 4 comprises several process areas 8. Since the basic interaction The fluidized bed apparatus 7 and the fusible tube 1 in FIGS. 3 and 4 are identical, the following explanations relate both to FIGS. 3 and 4.
  • the fluidized bed apparatus 7 comprises one or more grates 16 on which the sugar is placed in the form of a fixed bed. The filling, ie the supply and the control of the mass or volume flow, the grates 16 with the present as a solid particle of sugar via the inlet 10. The supply of the required to form a two-phase mixture fluid or fluidization medium (for example, gas) via the inlet 12.
  • a two-phase mixture fluid or fluidization medium for example, gas
  • the sugar is fluidized.
  • the bound to the mass or volume flow of the fluid Enthalpiestrom is used for the thermal treatment of the sugar.
  • the thermal treatment of the sugar within the fluidized bed apparatus 7 takes place in such a way that the fluidized sugar removed via the outlet 11 of the fluidized bed apparatus 7 has the properties required for the melting tube 1.
  • the sugar With the fluidization, the sugar takes on low-viscosity properties and is - depending on the temperature of the fluid - tempered accordingly.
  • the gaseous or vaporous fluid used for the fluidization leaves the fluidized-bed apparatus 7 via the outlet 13 after the thermal and physical treatment of the sugar and can preferably be fed again to the inlet 12 of the fluidized-bed apparatus 7 for reuse using a not-shown circuit.
  • the thermal treatment processes are the tempering and drying to call.
  • the fluidized sugar is fed via the outlet 11 of the fluidized bed apparatus 7 to the inlet 2 of the melt tube 1.
  • the further melting of the sugar takes place according to the description of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a fluidized-bed apparatus 7 which has two inflow chambers 14 arranged next to one another. Each of these inflow chambers 14 is arranged upstream of a process area 8. In the area of the inflow chambers 14, these process areas 8 are separated from one another by segmentations 15. However, the process areas 8 are coupled to one another by using overflows or underflows 9 designed as channels and cross-sectional openings.
  • the left-hand flow-off process region of FIG. 4, which is observer by the viewer, has a discharge 11 for the solid, which in its properties, in particular the temperature, has changed, which is directly or indirectly coupled to the inlet 2 of the melting tube.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker, nachfolgend als Feststoff bezeichnet, wobei als Vorrichtung zumindest ein als Direktwärmeübertrager ausgebildetes Schmelzrohr (1) mit einem Zulauf (2) für den Feststoff, einen Ablauf (3) für die beim Schmelzen des Feststoffs durch Phasenumwandlung entstehende Flüssigkeit, einem Zulauf (4) für ein Wärmeträgerfluid sowie einem Ablauf (5) für das Wärmeträgerfluid vorgesehen ist. Das Wärmeträgerfluid und der Feststoff stehen im Schmelzrohr (1 ) zum Zwecke der Wärmeübertragung in unmittelbarem Kontakt miteinander.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker oder Zuckerlösungen gemäß der Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.
Beim Schmelzen von Zucker oder Zuckerlösungen mit oder ohne Zugabe von Wasser auf etwa 200 0C entstehen Röstprodukte, die beispielsweise in der Süßwaren- und Spirituosenindustrie als Geschmacks- und Farbstoffe eingesetzt werden. Während des Schmelzprozesses, der auch als Karamellisieren bezeichnet wird, kann dabei mehr in Richtung Aromabildung oder mehr in Richtung Farbbildung der Röstprodukte Einfluss genommen werden. Beim Schmelzen kann allerdings eine zu lange Verweilzeit von Zucker oder Zuckerlösungen in der Schmelzvorrichtung oder eine Prozessführung mit zu hohen Schmelztemperaturen zu geschmacklichen Unzulänglichkeiten der Röstprodukte oder aber auch partiell zu ihrer Verkohlung führen. Zur Erzielung von identischen Chargen von Röstprodukten mit einem gleichbleibenden Aroma und gleichbleibender Farbe ist deshalb nicht nur die Einhaltung optimaler Prozessbedingungen, sondern auch der Einsatz von dazu geeigneten Schmelzvorrichtungen unerlässlich.
Das industrielle Schmelzen von Zucker oder Zuckerlösungen zur Herstellung von Confiserie und Zuckerwaren erfolgt im Stand der Technik üblicherweise unter Verwendung von diskontinuierlich betriebenen Rührkesseln. Hierbei werden der Zucker oder die Zuckerlösungen dem Rührkessel chargenweise zugeführt und nachfolgend unter ständigem Rühren erhitzt. Die Behälterwand des Rührkessel dient hierbei als Wärmeübertragungsfläche, wobei die Außenseite der Behälterwand mit dem zum Schmelzen notwendigen Wärmeträgermedium in Kontakt gebracht wird. Um im Rührkessel die Schmelztemperatur des Zucker oder der Zuckerlösungen in einer wirtschaftlich vertretbaren Zeit zu erreichen und um die Wärmeverluste im Rührkessel zu vermeiden, werden Wärmeträgermedien mit einer zum Teil wesentlich höheren Temperatur als der Schmelztemperatur des Zuckers oder der Zuckerlösungen eingesetzt. Durch Wärmeleitung von der Außenseite zur Innenseite der Behälterwand des Rührkessels werden zuerst der bzw. die in unmittelbarer Wandnähe sich befindliche Zucker oder Zuckerlösungen erwärmt. Die Innenseite der Behälterwand hat auf Grund des geringen Wärmeleitwiderstandes der Behälterwand des Rührkessels lokal ähnlich überhöhte Temperaturen wie das Wärmeträgermedium auf der Außenseite Behälterwand des Rührkessels. Aufgrund nicht vermeidbarer Fertigungstoleranzen bezüglich einer hydraulisch glatten Oberfläche der Innenseite der Behälterwand kommt es trotz ständiger Bewegung des Rührwerks lokal zu großen Verweilzeiten des Zuckers oder der Zuckerlösungen auf der Innenseite. Diese lokalen Bereiche sind durch Verkohlungen der Röstprodukte gekennzeichnet, was zwangsläufig eine Qualitätsminderung oder gar die vollständige Unverwertbarkeit dieser Röstproduktcharge bedeutet. Die Verwendung derartiger
Schmelzvorrichtungen birgt mehrere Nachteile in sich. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass mit dieser Schmelzvorrichtung kein kontinuierlicher Prozessablauf realisiert werden kann. Des Weiteren muss das Rührwerk ständig gewartet werden, was zu nicht unerheblichen Betriebskosten führt. Der entscheidende Nachteil dieses diskontinuierlichen Prozessablaufs besteht jedoch darin, dass beim Aufschmelzen der ersten Zuckerpartikel die noch nicht aufgeschmolzenen Zuckerpartikel zum Teil agglomerieren. Ab diesem Zeitpunkt verschlechtert sich zum einen die Wärmeleitung innerhalb der Schmelze, da ein vollständiges Verrühren der Schmelze nicht mehr durchgeführt werden kann, und zum anderen hat die inhomogene Schmelze keinen vollflächigen Behälterwandkontakt.
Aus dem Stand der Technik ist dazu eine Vorrichtung zur Herstellung flüssiger Zuckerwaren vorbekannt, die in der DE 199 51 462 A1 offenbart ist. Die Vorrichtung weist zumindest eine Dosiereinrichtung zum Zuführen von zuckerhaltigen Trockenkomponenten und von Flüssigkomponenten sowie ein Mischgerät auf. Der Mischer ist hierbei als Hochschermischer ausgebildet, in welchem die Trockenkomponenten und die Flüssigkomponenten durch einen Rotor intensiv durchrührt werden und sie sich auf Grund der dabei entstehenden Reibungswärme verflüssigen.
Aus der DE 30 18 909 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bonbon, insbesondere Karamel-Bonbon vorbekannt, bei dem ein Druckreaktor Anwendung findet. Im Druckreaktor wird die Zuckerschmelze geschmolzen. Dem Druckreaktor wird ferner ein Gas zugesetzt, welches einen höheren Druck als den Betriebsdruck des Druckreaktors aufweist. Kennzeichnend für diese Erfindung ist, dass nach dem Schmelzvorgang ein Rührwerk in Bewegung gesetzt wird und dass das Gas durch eine im Unterteil des Druckreaktors unterhalb des Rührwerks angeordnete, gasdurchlässige Platte in den Druckreaktor eingeleitet wird.
Den vorgenannten Erfindungen haftet der Nachteil an, dass unter Verwendung von Rührkesseln oder Druckreaktoren kein kontinuierliches Schmelzen von Zucker durchgeführt werden kann, da fortlaufend eine Beladung mit zu schmelzendem Zucker und eine Entladung mit geschmolzenem Zucker realisiert werden muss. Dies führt zu den bereits erwähnten Problemen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker vorzuschlagen, mit denen die Agglomeratbildung und das Verklumpen während der Phasenumwandlung vermieden werden, und die des Weiteren ein kontinuierliches Schmelzen ohne überhitzte Bereiche sowie ohne eine partielle Verkohlung gestatten.
Nach der Konzeption der Erfindung weist die Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker, nachfolgend als Feststoff bezeichnet, zumindest ein als Direktwärmeübertrager ausgebildetes Schmelzrohr mit einem Zulauf für den Feststoff, einen Ablauf für die beim Schmelzen des Feststoffs durch Phasenumwandlung entstehende Flüssigkeit, einen Zulauf für ein Wärmeträgerfluid sowie einen Ablauf für das Wärmeträgerfluid auf. Das Wärmeträgerfluid und der Feststoff stehen dabei im Schmelzrohr zum Zwecke der Wärmeübertragung in unmittelbaren Kontakt miteinander.
Gegenüber dem Stand der Technik kann mit dem Schmelzrohr der Zucker kontinuierlich geschmolzen werden. Durch den kontinuierlichen Schmelzvorgang, respektive stationärer Schmelzvorgang, ist die zeitliche Temperaturänderung im Schmelzrohr nahezu Null.
Das Schmelzrohr besteht bevorzugt aus einem die Schmelze kontaktierenden perforierten Innenrohr, einem zur Umgebung weisenden Außenrohr sowie einem zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr platzierten Ringspalt. Der in seiner Größe beliebig ausgebildete Ringspalt ist dabei im Zusammenwirken mit dem perforierten Innenrohr als zweiter Zulauf für das Wärmeträgermedium ausgebildet. Das heißt, dass ein erstes oder ein zweites Ende des Ringspaltes mit dem Wärmeträgerfluid beaufschlagt wird, welches dann anschließend die Perforationen des Innenrohr durchdringend mit dem zu schmelzenden Zucker partiell in Kontakt gebracht wird. Dadurch, dass das Wärmeträgerfluid in direktem Kontakt mit dem Zucker gebracht wird, sichert die in Summe große Wärmeübertragungsfläche des Zuckergranulats zum einen eine homogene Erwärmung des Zuckers und zum anderen einen effizienten Wärmeaustausch. Die Perforation des Innenrohrs des Schmelzrohrs wird bevorzugt durch Öffnungen in Form von Düsen und/oder Schlitzen gebildet, wobei diese Öffnungen entlang der Oberfläche des Innenrohrs eine Schleierströmung des als Gas ausgebildeten Wärmeträgerfluids sicherstellen. Diese Schleierströmung kann in Abhängigkeit der gewählten Einströmgeschwindigkeit des Wärmeträgerfluids mehr oder weniger stark ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung können mehrere Schmelzrohre vorgesehen werden, die parallel oder seriell zueinander angeordnet sind. Für den Fall der seriellen Anordnung werden die einzelnen Schmelzrohre nacheinander und für den Fall der parallelen Anordnung werden die einzelnen Schmelzrohre gleichzeitig mit zu schmelzendem Zucker und dem Wärmeträgerfluid beaufschlagt.
Zusätzlich kann zur Unterstützung des erforderlichen Wärmeintrags in das Schmelzrohr eine Rohrbeheizung vorgesehen werden, die bevorzugt mit dem Innenrohr des Schmelzrohrs in Kontakt steht.
Der Feststoffeintrag in das Schmelzrohr und der Flüssigkeitsaustrag aus dem Schmelzrohr kann erfindungsgemäß sowohl an den axialen Enden oder im Bereich der Mantelfläche, d. h. seitlich des Schmelzohrs erfolgen.
Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn dem Schmelzrohr eine Wirbelschichtapparatur vorgeschaltet ist, in der bestimmte Zustandsgrößen, beispielsweise die Temperatur und die Feuchte, des als Feststoff vorliegenden Zuckers gezielt beeinflusst werden. Nach den in der Wirbelschichtapparatur vorgenommenen Zustandsänderungen des Zuckers weist dieser dann für das Schmelzen im Schmelzrohr besonders vorteilhafte Eigenschaften auf. Diese Wirbelschichtapparatur weist zumindest einen, aber bevorzugt mehrere voneinander räumlich getrennte Prozessbereiche auf, wobei jeweils benachbarte Prozessbereiche unter Verwendung von als Kanäle und Querschnittsöffnungen ausgebildeten Über- bzw. Unterläufen miteinander gekoppelt sind. Der Prozessbereich weist dabei einen Zulauf für den Feststoff, einen Ablauf für den in seinen Eigenschaften veränderten Feststoff sowie einen Zulauf und einen Ablauf für das zur Fluidisation des Feststoffs erforderliche gas- bzw. dampfförmige Fluid auf. Für den Fall, dass die Wirbelschichtapparatur mehrere Prozessbereiche aufweist, so kann auch jeder Prozessbereich alle oder nur einige dieser vorgenannten Zu- und Abläufe aufweisen. Außerdem können die einzelnen Prozessbereiche der Wirbelschichtapparatur in ihrer Größe und Geometrie identisch oder bevorzugt unterschiedlich ausgebildet sein. Ferner kann die Wirbelschichtapparatur mehrere Zuströmkammern aufweisen, wobei die einzelnen Prozessbereiche im Bereich der Zuströmkammern mittels Segmentierungen voneinander getrennt sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Prozessbereiche der Wirbelschichtapparatur kaskadenartig zueinander angeordnet. Die die jeweils zwei benachbarten Prozessbereiche koppelnden Über- bzw. Unterläufe sind in Durchströmungsrichtung dabei derart vorzugsweise wechselseitig platziert, dass sich ein mäanderförmiges Strömungsbild des fluidisierten Feststoffs durch die Wirbelschichtapparatur ausbildet. Für den Fall, dass die die jeweils zwei benachbarten Prozessbereiche koppelnden Über- bzw. Unterläufe nicht wechselseitig, sondern auf jeweils einer gleichen Seite platziert sind, wird ein gerades Strömungsbild erzielt.
Der Feststoffeintrag in die Wirbelschichtapparatur und der Feststoff austrag aus der Wirbelschichtapparatur kann erfindungsgemäß sowohl an einer Stirnseite als auch an einer Längsseite der Wirbelschichtapparatur erfolgen.
Das Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker gemäß den Vorrichtungsmerkmalen des Anspruch 1 umfasst folgende Verfahrensschritte:
• Zuführung des Feststoffs beliebiger Korngröße in das Schmelzrohr unter Verwendung des Zulaufs des Feststoffs,
• Zuführung des Wärmeträgerfluids in das Schmelzrohr unter Verwendung des Zulaufs des Wärmeträgerfluids, • Oberflächenbenetzung und Wärmeübertragung des Feststoffsgranulats durch das Wärmeträgerfluid,
• Kontinuierliche Phasenumwandlung des Feststoffs aus der festen Phase in die flüssige Phase,
• Abführung des flüssigen Feststoffs unter Verwendung des Ablaufs des geschmolzenen Feststoffs und
• Abführung des geänderte Eigenschaften aufweisenden Wärmeträgerfluids aus dem Schmelzrohr unter Verwendung des Ablaufs des Wärmeträgerfluids.
Zum Zwecke der Fluidisierung wird der als Feststoff vorliegende Zucker vor seiner Zuführung in das Schmelzrohr unter Verwendung einer Wirbelschichtapparatur vorbehandelt. In der Wirbelschichtapparatur wird zur gezielten Zustandsänderung, beispielsweise zur Temperaturänderung, dem Zucker das gas- bzw. dampfförmige Fluid zugesetzt. Naturgemäß verläuft bei einer Fluidisation in der Wirbelschichtapparatur ein Aufstrom der fluidisierten Schicht infolge der sich ausbildenden Blasen und ein Absinken der fluidisierten Partikel im Bereich nicht vorhandener Blasen. Die Wirbelschichtapparatur ist deshalb derart ausgebildet, dass eine möglichst hohe Intensität an Stoff- und Wärmeaustauchvorgängen durch intensives Durchmischen erzielt wird. Dies wird u. a. dadurch erreicht, indem das Fluid und der Feststoff im Kreuz- oder Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht werden.
Im Schmelzrohr hingegen werden das Wärmeträgermedium und der Feststoff nach Verlassen der Wirbelschichtapparatur einem reinen Wärmeaustausch im Gleich- oder Gegenstrom unterzogen.
Die Verweilzeit des Feststoffs in dem Schmelzrohr ist vorrangig von den Parametern Korngröße des Granulats des Feststoffs und/oder Massenstrom des Feststoffs und/oder Geometrie und Dimensionierung des Schmelzrohrs und/oder Eigenschaften des Wärmeträgerfluids abhängig.
Die Verweilzeit des Feststoffs in der Wirbelschichtapparatur ist vorrangig von den Parametern Massenstrom des Feststoffs und/oder Geometrie, Anzahl und Dimensionierung der einzelnen Prozessbereiche der Wirbelschichtapparatur abhängig.
Das Fluidisationsverhalten des Feststoffs kann in den einzelnen Prozessbereichen unterschiedlich eingestellt werden. Bei der geringsten Geschwindigkeit wird das auf mehreren nebeneinander oder übereinander angeordneten Rosten vorhandene Zuckerfestbett nur durchströmt. Bei einer sehr hohen Geschwindigkeit hingegen wird der Grenzbereich der Flugförderung erreicht.
Durch die bevorzugt wechselseitige Platzierung der die jeweils zwei benachbarten Prozessbereiche koppelnden Über- bzw. Unterläufe wird ein mäanderförmiger Feststofftransport, respektive ein mäanderförmiges Strömungsbild, durch die Wirbelschichtapparatur erzielt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der für die thermische Behandlung des Zuckers im Schmelzrohr und/oder in der Wirbelschichtapparatur erforderliche Wärmeeintrag durch Konvektion und/oder Strahlung realisiert werden.
Grundsätzlich lässt sich durch die apparative Größe des Schmelzrohres und durch die Strömungsgeschwindigkeit des zu schmelzenden Zuckers und/oder des Wärmeträgerfluids die Verweilzeit des zu schmelzenden Zuckers im Schmelzrohr einstellen. Die Temperatur des festen und flüssigen Zuckers im Schmelzrohr lässt sich durch die Eigenschaften des Wärmeträgerfluids und durch die Rohrbeheizung beeinflussen, da sich der Wärmeaustausch zwischen dem Zucker und dem Wärmeträgerfluid durch konvektiven Wärmeübergang und Wärmestrahlung sowie durch einen Wärmeübergang von dem Innenrohr zum Zucker und zum Wärmeträgerfluid vollzieht.
Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:
• störungsfreier kontinuierlicher Schmelzvorgang unter Verwendung eines kompakt aufgebauten Schmelzrohrs,
• keine rotierenden oder translatorischen Bewegungen eines zur Durchmischung vorgesehenen Rührwerks notwendig, • Vermeidung von Agglomeratbildung und Verklumpung, da bei einem kontinuierlichen Schmelzvorgang die zeitliche Temperaturänderung im Schmelzrohr nahezu Null ist und die Zuckerpartikel im Schmelzrohr als Feststoffwolke transportiert werden und somit der Kontakt der Zuckerpartikel untereinander minimiert wird, • Vermeidung von überhitzen Bereichen im Schmelzrohr, da das als
Feststoff vorliegende Zuckergranulat vollständig und gleichmäßig vom Wärmeträgerfluid beim Durch- und Umströmen ganzflächig kontaktiert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich dem Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Hinblick auf die anliegenden Zeichnungen; in diesen zeigen:
Fig. 1 : schematische Darstellung eines als Direktwärmeübertrager ausgebildeten Schmelzrohrs in der Ausführung als Gegenströmer,
Fig. 2: schematische Darstellung eines als Direktwärmeübertrager ausgebildeten Schmelzrohrs in der Ausführung als Gleichströmer,
Fig. 3: schematische Darstellung einer mit dem Schmelzrohr gekoppelten Wirbelschichtapparatur und Fig. 4: schematische Darstellung einer mit dem Schmelzrohr gekoppelten Wirbelschichtapparatur mit mehreren Prozessbereichen.
Die Fig. 1 illustriert eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker, welche im dargestellten Beispiel ein einziges als Direktwärmeübertrager ausgebildetes Schmelzrohr 1 umfasst. Das Schmelzrohr 1 besteht hierbei aus einem die Schmelze 6 kontaktierenden perforierten Innenrohr 1.1 , einem zur Umgebung weisenden Außenrohr 1.3 sowie einem zwischen dem Innenrohr 1.1 und dem Außenrohr 1.3 platzierten Ringspalt 1.2. Der in seiner Größe beliebig ausgebildete Ringspalt 1.2 ist dabei im Zusammenwirken mit dem perforierten Innenrohr 1.1 als ein zweiter Zulauf für das Wärmeträgermedium ausgebildet. Das Schmelzrohr 1 umfasst des Weiteren einen ersten Zulauf 2 für den Feststoff, einen Ablauf 3 für die beim Schmelzen des Feststoffs durch Phasenumwandlung entstehende Flüssigkeit, einen Zulauf 4 für ein Wärmeträgerfluid sowie einen Ablauf 5 für das Wärmeträgerfluid. Das als Gas ausgebildete Wärmeträgerfluid und der Zucker werden im Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht, so dass aus fertigungstechnischen Gründen sowohl der Zulauf 2 und der Ablauf 3 für den als Zucker vorliegenden Feststoff, als auch der Zulauf 4 und der Ablauf 5 für das Wärmeträgerfluid wechselseitig an beiden Enden des Schmelzrohres platziert sind. Im dargestellten Beispiel ist das Schmelzrohr 1 vertikal positioniert und der Zulauf 2 für den noch ungeschmolzenen Zucker am oberen Bereich angeordnet, was sich besonders vorteilhaft auf die Abführung der beim Schmelzen des Feststoffs durch Phasenumwandlung entstehenden Flüssigkeit gemäß dem Schwerkraftprinzip auswirkt. Die Zuführung des Wärmeträgerfluids erfolgt unter Verwendung des Zulaufs 4, welcher dem Zulauf 2 des zu schmelzenden Zucker gegenüberliegend angeordnet ist. Folglich sind der Zulauf 2 für den schmelzenden Zucker und der Ablauf 5 für das Wärmeträgermedium sowie der Zulauf 4 für das Wärmeträgermedium und der Ablauf 3 der flüssigen Zuckerschmelze auf jeweils einer gemeinsamen Seite des Schmelzrohres 1 platziert. Die Beschickung des Schmelzrohres 1 mit den an der Phasenumwandlung des Zuckers beteiligten Stoffpartnern sowie das Verfahren zum Betreiben des Schmelzrohres wird wie folgt durchgeführt: Unter Verwendung des Zulaufs 2 erfolgt die Beschickung des Schmelzrohres 1 mit einem gewünschten Massenstrom an zu schmelzendem Zucker. Gleichzeitig wird über den Zulauf 4 das Wärmeträgerfluid im Gegenstrom in das Schmelzrohr 1 geführt, so dass es in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und dem Einströmwinkel zu einer gerichteten Bewegung des zu schmelzenden Zuckers kommt. Die für die thermische Behandlung des Zuckers erforderliche thermische Energie wird dem Zucker über das Wärmeträgerfluid zugeführt, welches zum einen über den ersten Zulauf 4 und zum anderen über den Ringspalt 1.2 und die perforierte Innenwand 1.1 der Schmelze 6 des Schmelzrohrs 1 zugeführt wird. Dazu wird der Ringspalt 1.2 an einem Ende des Schmelzrohres 1 mit Wärmeträgerfluid beaufschlagt, welches sich über die Schmelzrohrlänge verteilt, und durch die Öffnungen 1.4 des perforierten Innenrohrs 1.1 als Schleierströmung mit ausreichender Geschwindigkeit entlang der zur Schmelze 6 weisenden Oberfläche des Innenrohres 1.1 strömt. Somit kann ein Absetzen von ungeschmolzenem oder geschmolzenem Zucker in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und der Richtung des Wärmeträgerfluids gezielt beeinflusst werden. Der nach der Phasenumwandlung vorliegende flüssige Zucker verlässt das Schmelzrohr 1 am Ablauf 3.
Die Fig. 2 illustriert eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker, welche im dargestellten Beispiel ein einziges als Direktwärmeübertrager ausgebildetes Schmelzrohr 1 umfasst. Das Schmelzrohr 1 entspricht im Aufbau dem der Fig. 1 jedoch mit dem einzigen Unterschied, dass das Schmelzrohr 1 als Gleichströmer ausgebildet ist. Eine Gleichströmung im Schmelzrohr 1 wird nicht nur durch die Anordnung der beiden Zuläufe 2, 4 und der beiden Abläufe 3, 5 der beiden Stoffpartner an jeweils einem gemeinsamen Ende des Schmelzrohres 1 erzielt, sondern vielmehr ist es auch notwendig, die Geschwindigkeiten und die Massen- bzw. Volumenströme beider Stoffpartner entsprechend anzupassen.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer mit dem Schmelzrohr 1 direkt oder indirekt gekoppelten Wirbelschichtapparatur 7. Während in der Fig. 3 nur ein einzelner Prozessbereich 8 dargestellt ist, umfasst die Wirbelschichtapparatur 1 gemäß Fig. 4 mehrere Prozessbereiche 8. Da das grundsätzliche Zusammenwirken der Wirbelschichtapparatur 7 und des Schmelzrohrs 1 in den Fig. 3 und Fig. 4 identisch ist, beziehen sich die nachfolgenden Ausführungen sowohl auf die Fig. 3 als auch auf die Fig. 4. Die Wirbelschichtapparatur 7 umfasst einen oder mehrere Roste 16, auf denen der Zucker in Form eines Festbettes platziert ist. Die Befüllung, d. h. die Zuführung und die Steuerung des Massen- bzw. Volumenstroms, der Roste 16 mit dem als Feststoffteilchen vorliegenden Zucker erfolgt über den Zulauf 10. Die Zuführung des zur Ausbildung eines Zweiphasengemischs erforderlichen Fluids oder Fluidisationsmediums (beispielsweise Gas) erfolgt über den Zulauf 12. Oberhalb der Roste 16 wird der Zucker fluidisiert. Der an den Massen- bzw. Volumenstrom des Fluids gebundene Enthalpiestrom wird zur thermischen Behandlung des Zuckers eingesetzt. Die thermische Behandlung des Zuckers innerhalb der Wirbelschichtapparatur 7 erfolgt derart, dass der über den Ablauf 11 der Wirbelschichtapparatur 7 abgeführte fluidisierte Zucker die für das Schmelzrohr 1 erforderlichen Eigenschaften aufweist. Mit der Fluidisierung nimmt der Zucker niedrigviskose Eigenschaften an und wird - in Abhängigkeit der Temperatur des Fluids - entsprechend temperiert. Das zur Fluidisation eingesetzte gas- bzw. dampfförmige Fluid verlässt nach der thermischen und physikalischen Behandlung des Zuckers die Wirbelschichtapparatur 7 über den Ablauf 13 und kann bevorzugt unter Verwendung eines nicht dargestellten Kreislaufs dem Zulauf 12 der Wirbelschichtapparatur 7 zur Wiederverwendung erneut zugeführt werden. Zu den thermischen Behandlungsverfahren sind hierbei die Temperierung und die Trocknung zu nennen. Nach der thermischen Behandlung des Zuckers in der Wirbelschichtapparatur 7 wird der fluidisierte Zucker über den Ablauf 11 der Wirbelschichtapparatur 7 dem Zulauf 2 des Schmelzrohres 1 zugeführt. Das weitere Schmelzen des Zuckers erfolgt gemäß der Beschreibung zu den Fig. 1 und 2.
Fig. 4 zeigt eine Wirbelschichtapparatur 7, die zwei nebeneinander angeordnete Zuströmkammern 14 aufweist. Jede dieser Zuströmkammern 14 ist einem Prozessbereich 8 vorgeordnet. Im Bereich der Zuströmkammern 14 sind diese Prozessbereiche 8 durch Segmentierungen 15 voneinander abgetrennt. Die Prozessbereiche 8 sind jedoch unter Verwendung von als Kanäle und Querschnittsöffnungen ausgebildeten Über- bzw. Unterläufen 9 miteinander gekoppelt. Der vom Betrachter linke abströmige Prozessbereich der Fig .4 weist einen Ablauf 11 für den in seinen Eigenschaften , insbesondere die Temperatur, veränderten Feststoff auf, welcher mit dem Zulauf 2 des Schmelzrohres direkt oder indirekt gekoppelt ist.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 Schmelzrohr
1.1 Innenrohr
1.2 Ringspalt
1.3 Außenrohr
1.4 Öffnungen des innenrohrs
2 Zulauf für den Feststoff
3 Ablauf für den geschmolzenen Feststoff
4 Zulauf für das Wärmeträgerfluid
5 Ablauf für das Wärmeträgerfluid
6 Schmelze
7 Wirbelschichtapparatur
8 Prozessbereiche der Wirbelschichtapparatur
9 Über- und Unterläufe
10 Zulauf für den Feststoff der Wirbelschichtapparatur
11 Ablauf für den Feststoff der Wirbelschichtapparatur
12 Zulauf für das Fluid der Wirbelschichtapparatur
13 Ablauf für das Fluid der Wirbelschichtapparatur
14 Zuströmkammern der Wirbelschichtapparatur
15 Segmentierungen
16 Rost, Anströmboden

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker, nachfolgend als Feststoff bezeichnet, zumindest aufweisend ein als Direktwärmeübertrager ausgebildetes Schmelzrohr (1) mit:
a. einem Zulauf (2) für den Feststoff,
b. einem Ablauf (3) für die beim Schmelzen des Feststoffs durch Phasenumwandlung entstehende Flüssigkeit,
c. einem Zulauf (4) für ein Wärmeträgerfluid sowie
d. einem Ablauf (5) für das Wärmeträgerfluid,
wobei das Wärmeträgerfluid und der Feststoff im Schmelzrohr (1) zum Zwecke der Wärmeübertragung in unmittelbaren Kontakt miteinander stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzrohr (1) aus einem die Schmelze (6) kontaktierenden perforierten Innenrohr (1.1), einem zur Umgebung weisenden Außenrohr (1.3) sowie einem zwischen dem Innenrohr (1.1) und dem Außenrohr (1.3) platzierten Ringspalt (1.2) aufgebaut ist, wobei der Ringspalt (1.2) im Zusammenwirken mit dem perforierten Innenrohr (1.1) als zusätzlicher Zulauf für das Wärmeträgermedium ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation des Innenrohrs (1.1) des Schmelzrohrs (1) durch Öffnungen (1.4) in Form von Düsen und/oder Schlitzen gebildet wird, wobei diese Öffnungen (1.4) entlang der Oberfläche des Innenrohrs (1.1) eine Schleierströmung des als Gas ausgebildeten Wärmeträgerfluids sicherstellen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzrohr (1.1) eine Rohrbeheizung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Schmelzrohr (1) vorgeschaltete und zur gezielten Zustandsänderung des Feststoffs vorgesehene Wirbelschichtapparatur (7) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wirbelschichtapparatur (7) mehrere voneinander räumlich getrennte Prozessbereiche (8) aufweist, wobei jeweils benachbarte Prozessbereiche (8) unter Verwendung von als Kanäle und Querschnittsöffnungen ausgebildeten Über- bzw. Unterläufen (9) miteinander gekoppelt sind, und der anströmseitige Prozessbereich einen Zulauf (10) für den Feststoff und der abströmseitige Prozessbereich einen Ablauf (11) für den in seinen Zustandsgrößen veränderten Feststoff aufweisen, wobei zumindest einer der Prozessbereiche mit einem Zulauf (12) für das zur Fluidisation des Feststoffes erforderliche Fluid vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessbereiche (8) der Wirbelschichtapparatur (7) in ihrer Größe und Geometrie unterschiedlich ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschichtapparatur (7) mehrere Zuströmkammern (14) aufweist, wobei die einzelnen Prozessbereiche (8) im Bereich der Zuströmkammern (14) mittels Segmentierungen (15) voneinander getrennt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessbereiche (8) der Wirbelschichtapparatur (7) kaskadenartig zueinander angeordnet sind, wobei die - jeweils zwei benachbarte Prozessbereiche (8) koppelnde - Über- bzw. Unterläufe (9) in Durchströmungsrichtung derart wechselseitig platziert sind, dass sich ein mäanderförmiges Strömungsbild des Feststoffes in der Wirbelschichtapparatur (7) einstellt.
10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Schmelzen von Zucker gemäß den Vorrichtungsmerkmalen des Anspruch 1 umfassend folgende Verfahrensschritte:
• Zuführung des Feststoffs beliebiger Korngröße in das Schmelzrohr (1) unter Verwendung des Zulaufs (2) des Feststoffs,
• Zuführung des Wärmeträgerfluids in das Schmelzrohr (1) unter Verwendung des Zulaufs (4) des Wärmeträgerfluids, • Oberflächenbenetzung und Wärmeübertragung des Feststoffsgranulats durch das Wärmeträgerfluid,
• Kontinuierliche Phasenumwandlung des Feststoffs aus der festen Phase in die flüssige Phase,
• Abführung des flüssigen Feststoffs aus dem Schmelzrohr (1) unter Verwendung des Ablaufs (3) für geschmolzenen Feststoff und
• Abführung des geänderte Eigenschaften aufweisenden Wärmeträgerfluids aus dem Schmelzrohr (1) unter Verwendung des Ablaufs (5) des Wärmeträgerfluids.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Feststoff vor Zuführung in das Schmelzrohr (1) unter Verwendung einer Wirbelschichtapparatur (7) zuerst fluidisiert wird, wobei der Wirbelschichtapparatur (7) zur Veränderung des Feststoffzustands ein Fluid zugesetzt wird.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schmelzrohr (1) das Wärmeträgermedium und der Feststoff, ggf. bereits fluidisiert, einem Wärmeaustausch im Gleich- oder Gegenstrom unterzogen werden.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wirbelschichtapparatur (7) zur Ausbildung eines Zweiphasengemischs das Fluid und der Feststoff im Kreuz- oder Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht werden.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Feststoffs in dem Schmelzrohr (1) von den Parametern:
a. Korngröße des Granulats des Feststoffs und/oder
b. Massenstrom des Feststoffs und/oder
c. Geometrie und Dimensionierung des Schmelzrohrs (1) und/oder
d. Eigenschaften des Wärmeträgerfluids
abhängig ist.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Feststoffs in der Wirbelschichtapparatur (7) von den Parametern:
a. Massenstrom des Feststoffs und/oder
b. Geometrie, Anzahl und Dimensionierung der einzelnen Prozessbereiche (8) der Wirbelschichtapparatur (7)
abhängig ist.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Prozessbereichen (8) der Wirbelschichtapparatur (7) die Geschwindigkeit des Feststoffs von der Ruheposition im durchströmten Festbett bis zum Grenzbereich der Flugförderung reicht.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststofftransport durch die Wirbelschichtapparatur (7) mäanderförmig erfolgt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der für die thermische Behandlung des Zuckers erforderliche Wärmeeintrag im Schmelzrohr (1) und/oder in der Wirbelschichtapparatur (7) durch Konvektion und/oder Strahlung erfolgt.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Schmelzrohr (1) als auch in den einzelnen Prozessbereichen (8) der Wirbelschichtapparatur (7) unterschiedliche Bedingungen einstellbar sind.
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