DE1629103A1 - Trocknungsverfahren - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 1629 K

DR. ING. A, VAN DER WERfH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 8 MÖNCHEN 80

W1LSTORFER STR. 33 ·» TEL, «041l> 7708 61 . LÜCILE-GRAHN-STR. 3Q «■ TEL. (08111 44 0S4 München, 21. April 196*9

Anmelder: UNILEVEH NoV₀, Museumpark 1, Rotterdam« Holland

Trocknungsverfahren

Bin wichtiges und schwieriges Problem, welches z, B_a in der Nahrungsmittelindustrie auftritt, ist; die Gewinnung von Feststoffen aus Lösungen oder Suspensionen, in welchen die«: se von Natur aus vorliegen oder in welchen sie nach Extraktion, Zerkleinerung oder Pressen YQn pflanzlichem oder tierischem Material erhalten werden« Die Trookenprodukte müssen nach ihrer Rehydratieierung ihre ursprünglichen Eigenschaften weitgehendst wieder erhalten« Dies bedeutet, daß eine Schädigung der organojrleptisohen Eigenschaften soweit wie möglich zu vermeiden ist. Weiterhin ist zu beachten, daß die Produkte leicht wiederauflösbar sein müssen und nach Wiedernuflösung die ursprüngliche Farbe wieder jannehmen müssen.

Ein Verfahren zur Gewinnung solcher Produkt· besteht in der Verdampfung des Wassers dureh Anwendung von Wärme und/ oder Vakuum. Hierbei kommen viele «turende Einflüaae sur ° Einwirlcung, Oxydationen» ümesterungen und Poiymerieationen <o können eintreten oder eine DenÄturierung dej? Proteine. Kohco lenh;^U*&t# und Fette ₉ wertvolle' ero!aati«@hf Subs-lansen kSn- ^ nen wQwlorin gehen» enaymatieohe, hydrolftii©fe# Reaktionen 0 oder VerunreiniguiigeR dtis?0h Bftkterien mm®® ©lÄtrtten.

einer Farbveränderung oder durch irreversible, physikalische Veränderungen (Löslichkeit, Gefüge uew,).

Ähnliche Schwierigkeiten treten auf» obgleich manchmal we» niger ausgeprägt» wenn die Verdampfung nur so weit durchgeführt wird» daS da· Endprodukt noch flüssig oder pastös ist» oder wenn eine vollständig flüssige Lösung konzentriert wird·

Bs liegt auf der Hand» daß zur weitestgehenden Ausschaltung dieser Schwierigkeiten die Trocknung so schnell wie möglich durchgeführt werden muß· Das bedeutet» daß die Verdampfungsgesohwindigkeit so hoch wie möglich gewählt werden muß· Bine Möglichkeit der Beschleunigung der Verdampfung besteht in einer Erhöhung der Temperatur» 'jedoch 1st der schädliche Einfluß hoher Temperaturen auf die oben erwähnten Begleiterscheinungen bekannt» Je höher also die angewandte Temperatur 1st» desto kttrser soll die Zelt sein» während der die Produkte dieser Temperatur ausgesetzt werden· Eine andere Möglichkeit, ua die Trooknung su beschleunigen ₉ liegt darin» eine möglichst große fläche der Verdampfung aussusetsen· Eine weitere Möglichkeit ist» den Dampfdruck des Wassers an der Oberfläche der Flüssigkeit so niedrig wie möglich bu halten· Dies kann erreicht werden durch Anwenden von Vakuum oder Leiten von trockenen Oasströmen entlang der Verdampfungsoberfläche· Eine der besten Möglichkeiten sur Ersielung großer Verdampfungsfläohen let die Unterteilung der flüssigkeit In Tröpfchen· Aue dieses (!runde hat dl« Sprühtrocknung eine so weitgehende Anerkennung und Anwendung gefunden» Wenn jedooh in dieses Verfateen ein» schnelle Verdampfung lediglich durch rm Vaksua» f^sielt «erden soll» müssen slemlioh

werden» da die nötige Verdampfung nioht ersetst Anstatt fstasna» . «asuwenden» kann ein Strom

Gases verwendet werden» um

BAD ORjQINAL

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eine schnelle Verdampfung sicherzustellen, wobei das Gas in diesem Fall der Träger der benötigten Energie ist«

Aus verständlichen Gründen muß jedoch bei der Sprühtrocknung die Geschwindigkeit des Gasstromes sehr beeohränkt bleiben, da diese Geschwindigkeit niedrig genug sein muß, um ein Abeetsen der Teilchen zuzulassen·

Ee 1st auch bekannt» die su trocknende Flüssigkeit zunäohst zu Pillen zu gefrieren« die dann getrocknet werden· Sie Pillen werden dadurch gebildet» daß das zu trocknende Substrat durch öffnungen von kleinen Querschnitt, z· B. von Pipetten in Näpfchen, mit denen eine drehende Scheibe ausgerüstet 1st» gedrückt und darin zu Pillen gefroren wird. Zum Trocknen werden die Pillen in einen evakuierten Subllnator gebracht» wobei sie Über ein Förderband in einer Schicht ausgebreitet werden·

Dieses Verfahren 1st jedoch sehr umständlich und teuer.

Aufgabe der Erfindung 1st es nun» zahlreiche den eineeinen Verfahren anhaftende Haohteile au beseitigen.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Gewinnung fester Substanzen aus Flüssigkeiten, in denen diese Substanzen gelöst oder dispergiert vorliegen» oder zur Konzentrierung dieser Substanzen in den Flüssigkeiten durch Verdampfen der in die Form von Tröpfchen gebrachten Flüssigkeit

dadurch gekennzeichnet » daß die su behandelnde Flüssigkeit in Fora von vielen Flüssigkeitströpfohen auf einem waagerechten Träger abgelagert und befestigt wird» wonach der alt den Tröpfehen beaufschlagte Träger trocknenden Bedingungen ausgesetzt und die getrockneten oder konzentrierten Produkte dann mechanisch von dem Träger entfernt werden·

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens· Eine solche Vorrichtung ist gekenn-

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Belohnet durch eine gasdurehstrdmte TrookenBOtte, einen waagerecht bewegbaren Träger, Mittel sum Ablagern und Befestigen der Flüssigkeit ale Tröpfchen auf den Träger, wie Kapillarröhrchen, welche intermittierend alt dem Träger in Berührung gebracht werden können oder ein PlüaeigkeitsTernebler, der Flüsslgkeitströpfchen in der Nähe dee Trägere bilden kann« und eine Vorrichtung, welche ein elektrisches Potential «wischen Träger und Hebeltröpfchen erzeugen kann» sowie eine Vorrichtung sur mechanischen Entfernung des getrockneten oder konzentrierten Materlale τοη dem Träger.

Dieee Anordnung besitat u, a» gegenüber der Sprühtrocknung folgende Vorteile:

1o Es let möglich, Tropfohen gleicher Größe su erhalten!

2. Es ist möglich, die Größe der Tröpfchen nach Belieben zu variieren;

3· Se 1st möglich, die Aufenthaltszeit in der Trooknungessone nach Belieben su ändern;

4ο Wenn ein Gasstrom verwendet wird, um die Verdampfung. BU beeehleunigen, was in der Torliegenden Erfindung bevorzugt wird, kann die Strömungsgeschwindigkeit de· Gases nach Belleben gewählt werden;

5o. Die Gasgeschwindigkeit kann viel größer gewählt werden als bei der Sprühtrocknung;

6 ο Die Trooknungssone kann unterteilt werden in einseine Abschnitte, die von den Tröpfchen der Reihe nach durchwandert werden, und in jedem Abschnitt kann die Temperatur, die Gasgeschwindigkeit und die Feuchtigkeit nach Belieben ausgewählt werden, um optimale Bedingungen su ersielen«,

BAD ORfQiMAL

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Verschiedene dieser Torteile sind sofort verständlich, andere werden nachstehend erklärt«

Bine Gleichförmigkeit der Tröpfchengröße sichert eine «in« heitliohe Trooknungszeit« Biese 1st ihrerseits wichtig, denn die Bedingungen, unter denen die Trocknung durchgeführt wird, sind von der Größe der Tröpfchen abhängig. In diesem Zusammenhang ist es auoh wichtig, dafl die Tröpfohengröfie ausgewählt und nach Belieben verändert werden kann, selbstverständlich innerhalb gewisser Grenzen_o

Sie maximale Größe der Tröpfchen, die an einem bestimmten Faden befestigt werden können, hängt u. a. ab von dem Durchmesser des Fadens und der Oberflächenspannung des¹ unseren Fläche des Fadens und der Flüssigkeit. £1« gi?ö@f@a Tröpfchen werden erreicht bei einer hohen Oberflächenspannung von Faden und Flüssigkeit. Eine rauhe Oberfläche des Fadens gestattet ebenfalls die Wahl größerer Tröpfchen·

Die maximale Anzahl der Tröpfchen, die auf eines Zentimeter Faden befestigt werden kann, ohne daß die Tropf ohen susammenlaufen, hängt von der GtUBq der Tröpfchen ab; die GröSe und die Anaahl der Tröpfchen verhalten sich umgekehrt proportional·

Bei Wassertröpfchen, die auf eine» Nylonfaden aufgebracht worden waren, wurden folgende Wert· ermittelt (Gasgeschwindigkeit - O)o

Waseertröpf oben_t aufgebracht auf sinea

Durchmesser Maximale QsUB® l^xio&l· Anseiil tfl

des Fadens der SrösfefesB d«fs0p£eiMtt Je neu J@ 10 op

(mm) in mn? W stm fadon jfodsss in am'

0,25 10 ' 30

0,6 1? 23

1,0 24 20

BAD ORSQfNAl

Be iet selbstverständlich, dad zur Erzielung eines möglichst großen Durchsatzes der Abstand. zwischen den Fäden so klein wie möglich gewählt werden muß« Dieser Abstand ist seiner· seits umgekehrt proportional zu der Tropfohengröfte»

Die Trocknungszeit ist von der Art der eu verdampfenden Flüssigkeit * der Größe der Tröpfchen und der Geschwindigkeit , Feuchtigkeit und Temperatur des Gasstromes abhängig. Sie kann einfach variiert werden durch Veränderung der Geschwindigkeit t mit welcher die Fäden mit den an ihnen befestigten Tröpfchen durch die Trooknungezone geführt werden.

Die Geschwindigkeit des Gasstromes* der für die Trocknung der Tröpfchen benutzt wird, wird normalerweise so hoch wie möglich gewähltο Wie bereits oben erläutert« wird die Geschwindigkeit dadurch begrenzt, daß die Tropfohen nicht von dem Gasstrom weggeblasen oder in solcher Weise deformiert werden dürfen« daß sie zusammenlaufen.

£© ist selbstverständlich, daß* wie bereits oben angegeben, die Geschwindigkeit des Gasstromes viel größer sein kann als bei der Sprühtrocknung, da bei letzterer auch die feinston Teilchen nicht am Absetzen gehindert werden dürfen· Ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu «•hen, daß die Trooknungszon· in einzelne Abschnitte unterteilt werden kann, die nacheinander von den Tröpfchen durchwandert werden« In diesen einzelnen Abschnitten können Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchtigkeit des Gasstromes jeweils enf dteea optimalen Wert «ingestellt und dem Konzeni Sröpfehea angepaJt werden· In den ersten Ab-

W&sstrgahalt i.©r tröpfchen hoch« Sah·? Bteiipvratiiren die

nietet weeentli^h fiber die Taupunkt-

snr bei einer g©nüder Wasstrgehalt wedle Temperatur jedoch in un~

·>·:■;■■ .-':■_ :-·:\..'·\^:· üq^q© w^S'^i-i^;,, s@ dafi_s ua eine Beschädigung

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des Produktes zu vermeiden, die Temperatur dee Gasstromes herabgesetzt werden muß« Auf der anderen Seite kann jetzt die Geschwindigkeit des Gasstromes erhöht werden, weil nun die Gefahr geringer ist, daß die Tröpfchen weggeblasen werden» In manchen Fällen let es möglich, die Temperatur wie« der zu steigern, wenn die Feuchtigkeit der getrockneten Produkte auf einen noch tieferen Wert angelangt let, da alt einem bestimmten Trocknungsgrad die Hitzeempfindlichkeit abnimmt. Selbstverständlich muß der partielle Dampfdruck der Flüssigkeit in dem Gas um so niedriger sein, je welter die Trocknung fortgeschritten ist. In jedem Abschnitt wird der Gasstrom durch den Träger mit den an ihm haftenden Tröpfchen vorzugsweise senkrecht zu der Wanderungseinrichtung der Tröpfchen geleitet· Der Gasstrom kann umgewälsrt werden, an einer Stelle seiner Laufbahn getrocknet und an einer anderen Stelle erhitzt werden.

Es ist auch möglich, eine Umwälzung dee Gasstromes in jedes Abschnitt mit einer Durchleitung des Gases von einem Abschnitt in den anderen zu kombinierenο

Die Fäden, die die Tröpfchen tragen, können in der Wanderungsrichtung der Tröpfchen durch die Trooknungszone gespannt sein und können dann aus mehreren parallelen Fäden bestehen, die in einem bestimmten Abstand, z« B₀ durch Rillen in FUhrungerollen, gehalten werden_o Jeder dieser Fäden wirkt in einem solchen Fall für sich selbst als Förderband« Die Fäden können jedoch auch senkrecht zu der Wanderriohtung der Tröpfchen gespannt sein oder einen Winkel mit der Richtung bilden. Ss können auch mehrere einzelne Fadengruppen von parallelen Fäden vorgesehen sein, wobei jede Gruppe einen Winkel mit der anderen bildet, so daß ein Gewebe entsteht«

In allen diesen Fällen wirkt der fadenförmige Träger selbst als Förderband. Bine Vorrichtung, in welcher ein solcher

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Träger benutzt wird, muß in manchen Fällen mit Mitteln ausgerüstet sein, um die Fäden in gestrecktem Zustand ssu halten» wenn diese sich a. B. duroh Erhöhung der Temperatur ausdehnenο Zu diesem Zweck sind die Rollen oder eine der Endrollen, die zur Führung der Fäden verwendet werden, elastisch befestigt oder es kann eine zusätzliche Rolle vorgesehen' sein» um die gewünschte Streokwirkung auszuüben· Es ist ebenfalls möglich, daß die Fäden selbst so elastisch sind, daß sie jede Streckung oder Zusammenziehung kompensieren« Wie bereits erwähnt, kann der fadenförmige Träger selbst als Förderband dienen, er kann jedoch auch von einem getrennten Fördersystem bewegt werden· In einem solchen Fall setzt sich der Träger beojuemerweise aus einer Anzahl von Teilen zusammen, jedes bestehend aus- einem Rahmen, in welohem die Fäden gespannt sind. Ein Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, daß die Ablagerung der Tröpfchen auf den Fäden und das Abkratzen des getrockneten Produktes vollständig getrennt von dem TrocknungBverfahren durchgeführt werden können ο Dadurch wird eine gewisse Freiheit in der Konstruktion der Vorrichtung erreicht.

Normalerweise wird der Träger in horizontaler Richtung duroh die Trocknungszone geführt· Eine vertikale Richtung oder eine Richtung, die einen spitzen Winkel mit der Horizontalen bildet, kann in manchen Fällen aus konstruktiven Erwägungen bevorzugt werden«

Die Fäden können aus einem Material hergestellt oder mit einem Material beschichtet sein, welches sich gegenüber den zu behandelnden Flüssigkeiten inert verhält und welches duroh die Behandlungsbedingungen nioht angegriffen wird. Selbstverständlich muß die Stärke dee Materials oder des Materials der Seele bei Anwendung eine· Über-Eugee ausreichend sein, um den Zug auseuhalten, der duroh dl« Sttekkung der Fäden gebildet wirdο

BAD

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FOr die Widerstandsfähigkeit und Stabilität der lüden ist es wiohtig, daß bei fäden aus Metall diese· widerstandsfähig gegen Korrosion und «ines Angriff Bilder Säuren ist· Vloht-rostender Stahl kann vorteilhafterwelee verwendet werden« SS ist auch Beglich, das Metall s· B* alt ein·« Kunststoff wie teflon oder lylon iu ttbersiehen· ÄLe Fäden selbst können auoh aus Kunststoff oder synthetischen Vaeem hergestellt sein_o lylon hat sieh für diesen Zweck als gut geeignet erwieeen.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein« wenn die Fäden von der au trocknenden Flüssigkeit nioht leicht benetsbar sind» Zn dieser Beziehung sollen Fäden aus Teflon oder solche ₉ die alt Teflon übersogen elnd_r erwä&a* werfen» da diese nloht leicht von wässrigen« flüssigen Säftssü pflanslloben oder tierischen Ursprünge benetst werden^ Dies kann den Vorteil be si t sen» daft dl« fsOpfohen sehr neh· aneinander an den Fäden befestigt werden kennen« ohne daß sie su« saonenlaufen· Als weitere Folge der "ttloht-klobenden* Si« gensohaften von Teflon ergibt sich« daß das getrocknete Produkt leicht von den Fäden entfernbar ist« Za allgemeinen kann Jedes oheaische oder physikalische Verfahren angewandt werden» um die Oberfläche der Fäden su behandeln« üb die Haftbedingungen der Tröpfchen an den Fäden möglichst günstig su gestalten« oder tut die Entfernung des getrockneten oder konsentriorton Produkt·· von d·» Fäden su erleichtern.

Anfangs wurde bereit· etwas gesagt Überdasferhältnl· swiaohcn des SarohMsser der Fäden und d«r 0r5ff· der Tröpfchen» die an ihnen befestigt werden kennen« eowie dee Fltisslgkeltevoluaes« welche« je Seatiaet·* FmdenlÄng« beaufsohlagifwerdnkann· Out· Ergebnis·· worden eraia&t Bit Trupf oirnn Bit eincB Volumen von 1/4 bis M -m?<* Bsr Ab» . stand S@r Fäden 1st ebenfalls oben bereits

wordf .t (M einen Bsxiaalen Burohsat· la ein©? ( Torrichtiuig su erzielen, nuß selbstverständlich a®w Abstand

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so klein wie möglich gewählt werden, jedoch hängt der Mindeetabstand τοη der Größe der Tröpfchen ab· Im allgemeinen werden Abstände zwischen den Mittellinien entsprechend dem einfachen bis fünffachen Xhirohmeeser der Tröpfchen verwendet.

Se hat eich bewährt» daß der Durchmesser der fäden 0,1 2,0, YortttgawvlBt 0,25 - 1»0 Bn₁ und der Abstand «wischen parallelen fäden 1 - 2O₉ voriugewelse 2-5 !»,betragt.

Yereohiedene Methoden können angewandt werden, um die Tröpfchen auf den Fäden absulagern« Bin Verfahren besteht darin, die flüssigkeit durch «in Kapillarröhrchen su drücken, welches sich über dem faden befindet, so daß Tropfohen am Bnder des Röhrohene gebildet werden, das Röhrchen dann auf den faden hinsu bewegt wird, so daß die Tröpfchen den faden berühren* wodurch die Tröpfchen auf dem faden abgelagert wer«* 4en, worauf das Röhrchen «uruek in seine Ausgangsstellung bewagt werden kann· Ein anderes Verfahren sur Ablagerung der Tröpfchen besteht darin, die fäden längsweise und im wesentlichen horiaontal unter und in Berührung nit einem dünnen Strom der flüssigkeit su bewegen« Dieser dünne Strom kann erhalten werden, indem die flüssigkeit durch ein Kapillarröhrchen gedrückt wird· In diesem Verfahren treten.drei Variable auf, durch welche dl« Öröße der tröpfchen und ihr Abstand voneinander geregelt werden kann· Dieee Variablen sind der ian«rc Durchmesser des XapillarrOhrchens, das Volumen der flüssigkeit» welches durch das Kapillarröhrchen je Bekunde ittvehgedruokt wird und die Geschwindigkeit des fs4«ae· Btte gut· Sveebniaae wurden erhalten, wenn Kapillar* ffuhrontB mgptmn&t wurden» die «inta inneren Durchmesser 0,3 bis no »β aufwiesen*

Maiiohtlioh der Gjröi« uad des Abstatt»

Jsffpfc^en, tilt m® esfeadten w«ra«a, kann durch Kethod@n noch ^rbaesart werden« Es kann «. B.

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Q ;

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die Flüssigkeit einer puleierenden Wirkung irgendwo auf ihrem Wege ausgesetzt werden, vorzugsweise kurs Tor Aufbrechen des flüssigen Stromes* Die Frequenz dieser Vibration ist eine weitere Variable, die sur Regulierung der Größe und des gegenseitigen Abetandee der Tröpfchen geeignet ist* Die Flüssigkeit kann «· B« entlang einer Titrierenden Membran geleitet werden, bevor sie in das Kapillarröhrchen eintritt, und diese Membran kann ■« B. durch einen Wechselstrom betrieben werden· Sehr gute Ergebnisse wurden erhalten mit einem Wechselstrom von 50 Herts« Ss können Mittel sur Veränderung der Prequens vorgesehen sein« Sie Veränderung der Frequenz kann gekuppelt sein mit einer Veränderung der Geschwindigkeit, mit welober die Flttesigkeit a. B. mittels einer Förderpumpe sugeftthrt wird und mit der Geschwindigkeit der Fäden· Auf diese Weise kann die Trooknungsselt leioht nach Belieben verändert werden·

Andere Verfahren sur Bildung der Tröpfchen können ebenfalls benutet werden, obgleioh hierbei keine solche Gleichmäßigkeit hinsichtlich Größe, Abstand und Kalibrierung der Tropfohen erreicht wird wie durch die vorbesohriebenen Verfahren· Ζ·Β· kann die Flüssigkeit vernebelt und von den Fäden angesogen werden durch Bildung eines elektrischen Potentials swisohen Faden und Flüssigkeit. Diese Methode ist besondere geeignet, wenn die Fäden ein Gewebe bilden· Auch durch Dorehslehen eines Gewebes durch die Flüssigkeit und Wahl eines geeigneten Materials für das Gewebe kann die Flüssigkeit, die in den Masehen des Gewebes eingelagert wird, sur Kontraktion und damit sur Bildung von Tröpfchen gebracht werden·

Wie bereits erwähnt, benutst die bevorzugte Ausftthrungsform der Erfindung einen Gasstrom sur Verdampfung der Flüssigkeit aus den Tröpfchen· Selbstverständlich αηβ in dem Gas der Partialdiruck der eu verdampfenden Flüssigkeit wesentlich unter dem Dampfdruck beim Sättigungepunkt liegen. Es ist auch selbstverständlich, daß die Verdampfung um so schneller geht,

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je höher die Gastemperatur ist« In allgemeinen wird luft als Gas angewandt werden können« aber in einigen Fällen kann ee erwünscht sein» ein inertes Gas au verwenden, s. B. wenn 8äfte pflanzlichen oder tierischen Ursprungs erhitst werden sollen» die oxydationsanfällige Substansen enthalten·

Der Gasstrom kann in verschiedenen Richtungen geführt werden. Keine Richtung ist unmöglich» aber drei Richtungen werden besonders bevorsugt« Wenn das Gas im Gegenstrom au den Tröpfchen etroot, wird der Vorteil erzielt, dad das Gas mit dem niedrigsten Dampfgehalt in Berührung mit den Tröpfchen kommt» deren Trocknung am weitesten fortgeschritten ist.

Ee kann jedooh in manchen Fällen auch vorteilhaft sein» einen Gasstrom anzuwenden, der in Richtung der Fäden strömt· Dies ist besonders der Fall» wenn sofort bei Beginn des TrooknungeproBesses die Verdampfung sehr schnell sein soll» so da8 so schnell wie möglich ein "Film" um die Tröpfchen gebildet wird» der »war den Durchtritt von Wasser nioht wesentlich behindert» das Entweichen flüchtiger» organischer» aromatischer Substanzen Jedooh infolge der "dlfferentiellen löslichkeit¹* von Wasser und der aromatischen 8ubetanzen in diesem Film verhindert. In diesen Fällen mufi das Gas» welches in Berührung mit den Tröpfchen unmittelbar bei Eintritt in die Trooknungssone kommt» so trocken wie möglich sein.

Wenn das Gas in Richtung senkrecht su der Bewegung der Tröpfchen strömt» ergeben sich dadurch auch besondere forteilst Die Troeknungesont kann mit Hilfe von Unterteilungen senkrecht «a der Wanderriehtuag der Tröpfchen in eins Mehrzahl von Abschnitten oder Abteilungen unterteilt werden» beginnend an dem Punkt» wo die Tröpfchen in die Trecknungesoae eintreten» bis «u dta Punkt» wo eis sie wieder verlassen·

In jedem Abschnitt wird ein Strom umgewälstes Gas aufrechterhalten» wobei Temperatur» Feuchtigkeit und Ge- _t „

..-.'.. 009884/0495 bad original

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sehwindigkeit dee Gases auf den jeweiligen optimalen Wert gehalten werden» entsprechend den besonderen Bedingungen» denen die Tropfehen in diesem bestimmten Abschnitt ausge* setzt werden sollen· Selbstverständlich kann dies gegebenenfalls kombiniert werden alt eines Gegenstros oder eines parallelen Gasstros oder eines Stros in derselben Richtung wie die Fäden, so daß das Gas duroh die aufeinanderfolgenden Abschnitte »trösten kann. Es 1st ebenfalls möglich, duroh Erhitzen und Adsorption oder duroh Er hit »en und Kühlen das umgewälzte Gas auf der gewünschten Temperatur und den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt asu halten«

Ss wurde festgestellt, daß die Verdanpfungsgeschwlndigkeit B grob in folgendem Verhältnis su der Gasgeschwindigkeit V steht; D a V⁰'*· Bei Verwendung eines aufwärts© truai®nden Gasstroses bei niederer Temperatur (etwa Baustemperatur) wird dieses Verhältnis gestört, wenn die Gasgeschwindigkeit in die Habe der Fallgeschwindigkeit der Srupfe&ea, au liegen

kOBSt· ■ . mm

Gute Ergebnisse wurden ersielt sit !kitt geschwindigkeit en ▼on 3-12 s/Sek· Selbstverständlich darf die fttftgeschwin«- digkeit nicht so hoch sein» daß sie die Tröpfchen losreißt* Eise schnelle Verdampfung kann ferner durch Anwendung von Vibrationen begünstigt werden» s« B* Infraeohallvlforationen, die den Tröpfchen durch die fäden und/oder durch die Luft übermittelt werden·

Bis Verdampfung der !Tröpfchen kenn fernes bsgüactigt werden duroh Anwendung von. Vekuua· Wen» dl« Anwendung das Vakuums nicht von sines Gaacteoa begleitet wird» kann die notwendige Verdaepfoaigsesitirgi« duroli Wtimstvmhlvag celiefo^t werden» indes sin elektrieoSier 8troa düsen die VMm gel®!tat wird oder dm-φ. !!»wirkung hoher •lekteiechfipf^eojaeiäs©» z$nr ■ / Ultrasoh Il^ibreti©3a#n oder duroh ein· Kosbinati@a dl@eer

Di· Teswendung von Va&uua mi/®&Q% äätse

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kann ein Verfahren zum Gefriertrocknen der Tröpfchen liefern« Dies ist von besonderer Bedeutung fttr Stoffe, die sehr empfindlich gegenüber WMrae sind«

Gefriertrocknung kann auch erreicht werden durch Texwendung eines Stroaes τοη nloht-erhitstea oder sogar gekühlte» Gas» in weichest der Fartialdruok der Flüssigkeit, welche verdanpft werden soll, unterhalb des Saapfdrucke» der flüssigkeit bei ihres Gefrierpunkt liegt«

Zur Abnahme der getrockneten oder konzentrierten (teilchen ▼on den fäden können verschiedene Arten von Krateern oder Bürsten benutst werden» s· B. doppelt gebogene Metallkratser, die jeden faden in dem Winkel iwieohen den gegenüberliegenden Arsen des Krateers abkratsen·

Pas erfindungsgeiaäee Verfahren ist von besonderer Bedeutung für Sie Trocknung von Säften oder fasten pflansliehen oder tierischen Ursprungs« Biese können durch Pressung, Zerkleinensag, Extraktion, FLuldislerung oder durch ensymatlsohe Einwirkung erhalten worden sein«

Beispiele τοη Stoffen, die erfindungsgesi&e behandelt werden können, sind alle Arten von Säften oder Extrakten pflansliohen oder tierischen Ursprungs, s. B· Orangensaft, Kaffeeextrakt, Milch etc·

In Hauchen fällen kann es vorteilhaft sein, das flüssige Materiel vorsukonsentrieren duroh irgendeine der bekannten Methoden, bevor «a den evfiadungsgeMäficn Verfahren unterwor· fen wird·

Bei ie? mnMsgphmmäm Bescha^ibeae war a$e*£oanc£_t d«8

leh· verdampft werden »oll, «mmbcb- ist. iet die ^fiedieaie jedoch nicht «sf -

M· Erfindung 1st ebendie ander« su verdaapfende Tlüe-

• BAD OR501NÄL

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Xn den Zeichnungen let eine erflndungsgenä6c Vorrichtung nfiher gcselgt« Xn Flg. 1 let ein lotreohter Schnitt uuroh die Troekmingesone einer erfindungegemäßen Vorrichtung geseigt, während Fig. 2 eine Ansicht von oben dareteilt«

Ein Gebläee 1 wird von einen Motor 2 angetrieben. Die Luftgesehwindigkeit wird reguliert durch da· handgesteuerte Ventil 4, während ihre Temperatur duroh eine elektrische Helsung 3 geregelt werden kann·

Haohdcs die Xuft in dem Raue 17 auf die gewünschte Tesperatür und Geschwindigkeit gebracht worden 1st» atrust ale abwarte durch den Raue 23 und dann aufwärts durch den Kanal 18 nit dee abgerundeten Eintritt 7» Die Ablenkplatte 5 untersttttst einen gleichmäßigen Luftstrom· Der Kanal 18 ist etwa 10 mal so hoch wie weit, so daß ein βtroallnlenfBadger luftstrom duroh den 8ats der Drähte. 9 gebildet wird» Diese Drähte sind in eines Rahmen 24 gespannt» weloher senkrecht su der Zeiofanungsebene bewegt wird· .

Die Luft verläßt den Kanal 18 über einen Diffusor 11 sit einem öffnungswinkel von 15°· Von den Diffusor tritt die Luft in eine Kanter 22 ein» aus der sie von dem Gebläse 1 wieder in den Raun 17 gesaugt wird.

Pig. 2 vermittelt eine Vorstellung von den verschiedenen Abteilungent in welche die Trooknungseone der Vorrichtung unterteilt ist· Die Öffnungen 15 und 16 dienen als Eintritt und Austritt fttr die Luft in jedes Abschnitt· Die Luft strOnt von einem Abschnitt su des nächsten durch den Kanal 14. Dieser Kanal ist mit eines Ventil ausgerüstet₉ um den luftstrom swieoben den einzelnen Abschnitten sn regulieren. Die Luftgeeöhwindigkelt wird mit eines Pitot-Rohr 19 und die Lufttemperatur mit des Thersoelement 20 gemessen» das die etromsufuhr su dem Iufterhitser 3 regelt.

Die folgenden Variablen werden gemessen und reguliertt

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BAD

Feucht- und Trookentenperatur - gesessen mit Thermoelementen»

Tröokentesperatur - reguliert durch Veränderung des elektrisohen Stroaee durch den Erhitser;

Feuohtteaperatur * reguliert duroh Suftthrung frieoher trok~ kener luft duroh die lufteintritt«öffnungι

laufgeschwindigkeit - gesessen duroh ein Pitot-Rohr und reguliert duroh ein hsndbedientes Ventil.

Fig. 3 ist «ine sonesatisehe Aneicht einer Ausftihrungsfora der erfindungegesK8en Vorriohtung sur Beaufsohlagung der BrÄhte sit den Tröpfchen.

In eines Behälter 25 ist die Flüssigkeit enthalten, die getroeknet oder konsentriert «erden soll. Von dort gelangt sie Über ein Magnetrentil 26 su einer Piwpe 27» weiter duroh einen flexiblen Schlauch 28 in ein Kapillarröhrchen ?1, welohes an einer Stange 30 befestigt ist« die ihrerseits ron eines Exzenter 29 bewegt wird· Duroh Bewegung des Kapillarröhrohens werden die aus ihn austretenden Tröpfchen auf den Draht 9t welcher in dem Bahnen 24 gespannt ist, abgelagert·

Fig· 4 ist eine sohematieohe Bareteliung einer Vorriohtung sur Abnahme der Feststoffe« die nach der Trocknung oder Konsentration der TrOpfohen Terbleiben. Rotierende Bürsten 33 streichen fiber den ia Rahmen 24 gespannten Draht 9· Die auf diese Weise losgerissenen, festen feilohen fallen Ia den Trichter 34 und werden duroh die Öffnung 32 abgeleitet·

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiel· nooh miner erltutert»

Beispiel 1 Bs wurde eine Vorriohtung« wie vorstehend beschrieben, an*

9S _BA0

16 2 a 1 Q^ - ι? -

gewandt« Sie war 1,80 a lang und enthielt £ίία£ Abschnitte. Die Fäden aus nioht-rostendss 8tahl hatten einen 2%£rohseseer Ton 0,6 as und waren in eines Abstand von 3 br (Mitte su Mitte) gespannt« Kit dieser Vorrichtung wurde p&eteurieierte *ilob behandelt« Sie Tröpfchen wurden auf die JSden •it einer Geschwindigkeit von drei Tröpfchen |e Sekunde aufgetragen» indes die flüssigkeit durch ei» ffepillarrdnr*- ehctt gedruckt wurde vm& der so gebildet« fltiesigkeitsstros einer puleierenden Wirkung mit einer ImejBSBB τοη 3 Sohwingttngen je Sekunde, wie Torstebend besebrisben» ausgesetst wurde·

Der DurobMss«r der feupfoben betrug 2 ae. Sie wurden Bit einer Frequens von drei Tropf eben Je Sekunde in eines Abstand von 3 se (Mitte *u Kitt«) abgelagert.

Die frookttungsselt in der Torriobtung betrug 1 1/2 Minuten} die Bedingungen der verschiedenen Jbsobzsltt« der Torrlohtung sisd in Tabelle t feetgehalten»

Tabelle I

	Trocken-	Feucht-	50	Oasgesohwlndig-
Abschnitt	Temperatur 0	45	B/seo·
X	130	35	5,6
IX	100	30	12,2
XXI	70	25	12
X?	60	12
▼	50	12

laoh einer Behandlung τοη 1 1/2 Minuten la der Torriolittmg waren die fvttpfoben nooh nioht Tollständig trooken_f sonder» noch etwas klebrig· 2ur weiteren Trocknung wurden 41s lahsen sit dta Ittden In eines Trookenraus aufgestapelt, dursh welchen trockene Luft τοη 40° 0 slrkuliert wurde· lach 50 Minuten war·» dis Tröpfchen vollständig trocken und konnten von dta Fiden abfckratst «erden· .

009084/0496 »d

Bas β® *τΗ&ι%-μ*! S?cmkenp£3duic* kennt· leicht wieder aufgelöst

Beispiel 2 „

G®genÜljir Bs£epi@I 1 wusd@i& folgende Abänderungen vorgenommen* M,® fr§ff©fe©E batten sis@n Swrofeaeeaer Ton 1,5 μι. Sie wurden tu mimm Abstand rom 2$$ am (Mittelpunkt m Mittelpunkt) sif @1β@^ iQßSiEi'is^igtei^ τοη 2_e5 Tröpfefeen j· Sekun* de ue*''i;i: fes^dii^p^ ®iner Vibration τοη 2_t5 Herts gesetst· Me TrocsMPüi^s©!,-! lpn@rhalb der Yorri@litung bstmg 4 Minuten» Haoh dä@s®7 ^@it wfiTtn die TrSpfelien TollatMndig g·- trooknet imä ΙωηΕ^©& leichs abgekxmtst werden, co dal keine Xaontre^ks^üg notwendig war« 2)1· Bedingungen der Tereehledenes Absetaltt« am· ^irriohtung »inö Tabelle XX su entueh» Ben» - · '

IX

	fx$ok«ii»	Jeuoht-	Oaegeechwlndig-
Ataonaiti		atür 0O	Xl
X	145	43	5
XX	108	39	13
XXI	90	35	13
Xf	to	3t	13
Ψ	β Cj	30	13

Beieplel 3

Bei*fi«l entepr^oh Beispiel 1 »it der de· tatrlMftlto·· (50 * Dextrin und 90 Jt Mate··) paeteurlaierUn Mileh in einer Meng· worn 10 g J· IQO oft? sugeeetst wurde. ·

Die frookmmgaitit ianerhalb der Torriohtvng b«tng wieder 1 1/2 Minuten und die Bedingung·« 1» dem

009884/0495 ' bad orioinal

neu Abschnitten der Vorrichtung sind der aaehfslgeiiäeB Ta· belle III su entnehmen.

Tabelle III

	!Trocken- ö	FeuoM-	. ßaeg^sohwiadig-
Abschnitt	Temperatur 0		- feeit :p/e«e.
I	120	50	5,5
II	100	45	12,2
III	70	35	11,8
IV	60	30	11,5
V ·	50	25	11,2

Haartrocknung wie in Beispiel 1.
Beispiel 4

Eine Lösung von Dextrlnsaaltoee (50 $> Dextrin und 50 $> Kaitose) in Wasser (10 g je 100 ca ) wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben behandelte

Sie Trooknungsseit innerhalb der Vorrichtung betrug 2,5 Minuten und die Bedingungen in den verschiedenen Abschnitten der Vorrichtung sind der Tabelle IV zu entnehmen*

	Tabelle	0G3i	IV .	*
Abschnitt	Trooken- Teraperatur	?euoht- 0O	Oasgeaohwindig- keit ν see.
I	140	60	5
II	120	50	12
III	100	45	12
IV	90	40	12
V	80	35	12 BAD ORIGINAL

lach Yerlaeeen der Vorrichtung waren die Tropfohen ausreichend getrocknet und konnten eof ort abgekratst werden·

Beispiel 5

Sine USsung τοη BextrinBaltoee (50Jt Dextrin und 50 + Maltose) in Waeeer (10 g je 100 ob') wurde auf lylonfHden (0,5 an Dicke) aufgebracht in Tropf ohen von 1 an Durchmesser unter Verwendung einer Vibration τοη 50 Berts· Der Abstand »wieeben den Mittelpunkten der Tropf ohen betrug 2,5 sau Sie Trocknung wurde durchgeführt in der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung·

Sie Trooknungsseit betrug 1,5 »inuten und die Bedingungen in den verschiedenen Abschnitten sind der nachfolgenden Tabelle V su entnehmen·

	Tabelle	V mm	Gasgeschwindig keit B/seo·
Abschnitt	frooken- Teaperatur °	Veuoht- 0	5
I	140	43	12
II	210	40	12
III	100	55	12
IV	90	30	12
V	90	30

laoh Verlassen der Vorrichtung waren die Tröpfchen rollstand ig getrocknet und konnten abgekratst werden· Sine laohtrooknung war nicht erforderlich·

Beispiel 6

Orangensaft wurde zuerst von Pektin befreit und filtriert, um eins klare Flüssigkeit «u erhalten. Danach wurden 10 μ Dextrinamitose (50 * Dextrin und 50 + Maltose) je 100 ob*

009884/0 A 95 bad original

Saft sugesetst und die Flüssigkeit wurde wie in Beispiel 1 beschrieben behandeltο

Die Troeknun/rsseit in der Vorrichtung betrug 2» 5 Minuten und die Bedingungen in den verschiedenen Abschnitten der Vorrichtung sind der nachfolgenden Tabelle VI su entnehmen,

	Tabelle VI	euoh1
Absohnitt	Trocken- f Temperatur 0O	60
I	130	50
II	95	45
III	70	30
IY	60	25
Y	50	Beisi
Bine Waohtrc	toknune wurde wie in
	*~ ßasgesohwindig·* keit m/eeo.
6
12
12
12
12
jiel 1 beschrieben du;

geführt.

_ßAD

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Claims (1)

1. Patentanspruch«

   1· Verfahren tür Gewinnung fester Substansen au· flüssigkeiten, in dentn die«· Subatansen gelöst oder dispergiert vorliegen» oder sur Konsentrierung dieser Subetansen in den flüssigkeiten, duroh Verdampfen der in die Fons von Tröpfchen gebrachten flüssigkeit, dadurch gekennseiohnet» dafl die su behandelnde flüssigkeit in fore Ton vielen ^lüeeigkeitetröpfoben auf eines waagerechten Träger abgelagert und befestigt wird» wonaoh der alt den Tröpfchen beaufsohlagte Träger trocknenden Bedingungen auegesetst und die getrockneten oder konzentrierten Produkte denn neohenisoh τοη de» Träger entfernt werden·

   2· Terfehren nach Anspruch 1, dadurch gekennseiohnet, daß die au behandelnde Plüeeigkeit duroh Kapillarröhrchen gedrückt wird» so daß sieh bei* Auetritt aus den Kapillarröhrchen Tröpfchen bilden» und die Kapillarröhrchen gegenüber den Träger eo bewegt werden» daß die austre- ⁴· tenden Tröpfchen den Träger berühren und auf ihm abgelagert werden·

   3· Terfahren nach Anspruch 2» daduroh gekennielehnet, dafi die su behandelnde flüssigkeit vor Terlaseen der Kapillarröhrchen einer pulsierenden oder vibrierenden Einwirkung ausgesetst wird»

   4· Terfahren naoh Anspruoh 1» dadureh gekennselohnet, da· die tu behendelnde flüssigkeit TersprUht wird und, duroh £rieugung eines elektrischen Potentiale swieohea den Tersprühten TrDpfohen und Im Triger auf de« triger in fom von Tropfohsn abgelagert wird.

   BAD

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   ~ 23 -

   Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Träger aufgebrachten Tröpfchen ein Volumen von 0,25 - 20 am* und einen gegenseitigen Abstand von 1 - 5 mn (Mittelpunkt su Mittelpunkt) aufweisen»

   6ο Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» da8 der mit den Tröpfchen beaufschlagte Träger eines nieht-erhitsten Gasstrom auegesetst wird, in welchem der Partialdruok der su verdampf en den Flüeeigkeit unterhalb des Dampfdruckes der Flüssigkeit bei» Gefrierpunkt liegt«

   7ο Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß während der Troeknungsstufe unterschiedliche Trocknungebedingungen mir Anwendung gelangen·

   8. Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daS su Beginn der Trocknungeetufe eine Gasgeschwindigkeit unterhalb von 10 a/Sek. und gegen Saide der Trooknungestufe eine Gasgeschwindigkeit von über 10 m/Seko .angewendet wird·

   9ο Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche» daduroh gekennseiohnet, daß während der Trocknung die Tröpfchen einer ültraechallvibration ausgesetzt werden.

   Oo Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, daduroh gekennseiohnet, daS die Temperatur bei der Trocknung unterhalb 50° 0 liegt·

   1; Trockner euc Gewinnung fester Stoffe aus su Tröpfchen verteilten flüssigen LOeungtn oder Dispersionen oder Konsentrator sm^kdnsetttrieriing solcher Httssigkülten durch Verdunsten der darin vorhandenen Löiunge- bsw. Diepereioneflüeaigkeit, gekennseiohnet duroh eine gas- _ durohstsombare Trooknungeeon· (Fig. 1), einen waagerecht

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   bewegbaren Träger (24), Mittel sub Ablagern und Befett1« gen der flüssigkeit ale Tröpfchen auf d*a Träger, wie Kapillarröhrchen (31)» welche intermittierend Mit des Träger in Berührung gebracht werden können (28, 29, 30) oder ein ilüeeigkeitrrernebler, der Fltteelgkeitetröpfchen in der Mähe de· Trägere bilden kann» und eine Vorrichtung, welche ein elektrisches Potential «wischen Träger und lebeltrSpfohen erzeugen kann, Sowie eine Vorrichtung (33) sur ütohanieohen Entfernung dee getrookneten oder konsentrlerten Materials Ton dem Träger·

   12· Trockner bsw· Konzentrator nach Anspruch 1I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (24) aus gespannten parallelen fäden (9) beetent.

   13· Trockner bzw, Konzentrator nach Anepruoh 11 oder 12» dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (24) aus verschiedenen trennbaren rahaenförsdgen Teilen besteht«

   14· Trockner bsw· Konzentrator nach einen der Ansprüche 11 * 13» gekennzeichnet duroh eine in Mehrere einseine Abteilungen unterteilte Trooknungssone (Jig. 2) und Mittel sur Erzeugung unterschiedlicher Trooknungebedingungen in den Abteilungen»

   15. Trockner bzw. Konzentrator nach einem der Ansprüche 11 14 t gekennselohnet duroh VifcrtttionsTorriohtungsn in der Xroeknungssone·

   BAD ORSGINÄL

   009884/0A9