DE1022523B

DE1022523B - Process for spray drying using a centrifugal atomizer

Info

Publication number: DE1022523B
Application number: DEK15058A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Huebner
Original assignee: SUPRATON GES MIT Beschrankter
Current assignee: SUPRATON GES MIT Beschrankter
Priority date: 1952-08-05
Filing date: 1952-08-05
Publication date: 1958-01-09

Description

Verfahren zur Zerstäubungstrocknung unter Verwendung eines Fliehkraftzerstäubers Es ist bekannt, in einer flüssigen Phase dispergierte Festbestandteile durch Zerstäubung zu trocknen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß besonders hitzeempfindliche Inhaltsstoffe der Festbestandteile bei der Trocknung geschont werden. Diese schonende Trocknulig wird z. B. dort angewandt, wo derVitamingehalt der zu trocknenden Stoffe in möglichst großem Umfange erhalten bleiben soll.Method of spray drying using a centrifugal atomizer It is known to disperse solid components in a liquid phase by atomization to dry. This method has the advantage that ingredients that are particularly sensitive to heat the solid components are spared during the drying process. This gentle Trocknulig is z. B. used where the vitamin content of the substances to be dried in as possible should be preserved to a large extent.

Die Zerstäuhung erfolgt in geschlossenen Räumen, die entsprechend der Fallgeschwindigkeit'und dem Flüssigkeitsgehalt des zu trocknenden Gutes erheblicht Abmessungen aufweisen müssen. Als Zerstäubungsorgane dienen entweder schnell rotierende Scheibein. die das auf ihre Oberfläche auffließende Gut mit Hilfe der fliehkrafteinwirkung an ihrem Rande in feine Tröpfchen zerstäuben, oder Zerstäubungsdüsen, welche das ihnen unter Druck zugeführte Gut versprühen. The atomization takes place in closed rooms, which accordingly the speed of fall and the liquid content of the goods to be dried Must have dimensions. Either rapidly rotating ones serve as atomizing organs Scheibein. the good flowing onto its surface with the help of the effect of centrifugal force atomize at their edge in fine droplets, or atomizing nozzles, which the spray them under pressure.

In allen diesen Fällen muß die Konsistenz des zu behandelnden Gutes so sein, daß eine gute Fließfähigkeit vorhanden ist. Das Zerstäubungsverfahren der bisher üblichen Art erfordert also einen solchen Gehalt an Flüssigkeit, daß die Pumfpähigkeit bzw. fließfähigkeit des Gutes gegeben ist. Bei vielen zu zerstäubenden Stoffen wird diese Fließfähigkeit durch eine geahisse Viskosität beeinträchtigt, wodurch eine Steigerung des Anteils der flüssigen Phase erforderlieb wird. Es ist jedoch wünschenswert. den Flüssigkeitsgehalt so niedring wie möglich zu halten, damit der Wärmeaufwand für die Trocknung sich in möglichst engen Grenzen hält. In all of these cases, the consistency of the material to be treated be such that there is good flowability. The atomization process of the So far the usual type requires such a content of liquid that the Pumping ability or flowability of the goods is given. For many to be atomized Substances, this flowability is impaired by a suspected viscosity, whereby an increase in the proportion of the liquid phase is required. It is however desirable. to keep the liquid content as low as possible, so that the heat required for drying is kept within the narrowest possible limits.

Gemäß der Erfindung soll die Zerstäubungstrocknung mit Hilfe eines Fliehkraftzerstäubers durchgeführt werden. Während jedoch bisher als Fliehkraftzerstäuber rotierende Scheiben dienten. wird nach der Erfindung ein bekanntes Kreiselgerät, das die Feinstdispergierung der Festbestandteile gegebenenfalls in Verbindung mit ihrer Feinstzerkleinerung bewirkt, für die Zerstäubung verwendet. Dieses Kreiselgerät ist an geeigneter Stelle in den Zerstäubungstrockner eingebaut und mit diesem fest verbunden, wie das auch sonst für die Zerstäubungsorgane üblich ist. According to the invention, the spray drying with the help of a Centrifugal atomizer are carried out. While, however, so far as a centrifugal atomizer rotating disks served. is a known gyroscope according to the invention, the very fine dispersion of the solid constituents, optionally in connection with their finest crushing is used for atomization. This gyroscope is built into the spray dryer at a suitable point and is firmly attached to it connected, as is otherwise usual for the atomizing organs.

Bei Zerstäubungsscheiben ist allgemein bekannt, an ihrem Außenumfang einen Kranz von Prallkörpern einzuordnen. Hierdurch werden die vom Erfindungsgegenstand gelösten Funktionen nicht berührt. In the case of atomizing disks, it is generally known on their outer circumference classify a wreath of impact bodies. This makes the subject matter of the invention solved functions are not affected.

Es ist in der Literatur eine Anordnung beschrieben worden, bei der ein Dispergiergerät und ein Fliehkraftzerstäuber räumlich unmittelbar nebeneinander bei einem Zerstäubnngstrockner zur Verwendung gelangen. Dieser bekannte Fall unterscheidet sich aber von der Erfindung dadurch. daß zwei getrennte Geräte verwendet werden, während bei der Erfindung nur ein Gerät. und zwar ein Dispergiergerät, das gleichzeitig als Zerstäubungsorgan dient. Anwendung findet. An arrangement has been described in the literature in which a dispersing device and a centrifugal atomizer in close proximity to one another get used in a spray dryer. This well-known case is different but differs from the invention thereby. that two separate devices are used, while in the invention only one device. namely a dispersing device that simultaneously serves as an atomizing device. Applies.

Das Kreiselgerät zeichnet sich dadurch aus. daß es über eine oder mehrere als Vielkammersysteme ausgebildete Drosselstufen verfügt. Solche Kreiselgeräte sind an sich bekannt. so beispielsweise aus der belgischen Patentschrift 499 081. Während das Trocknungsgut das Kreiselgerät in der Drosselzone durchfließt, werden in dem Gut selbst. vornehmlich in der flüssigen Phase, hydrodynamische Druckwellen erzeugt, die durch die rhythmischen Ouerschnittverengungen innerhalb des Vielkammersystems als Spannungen bzw. Entspannungen auftreten. Durch diesen Vorgang werden die Festbestandteile in der Flüssigkeit dispergiert bzw. feinst dispergiert und gegegeben falls in demselben Arbeitsvorgang auch fein zerkleinert. Die Verwendung derartiger Kreiselgeräte als Fliehkraftzerstäuber ist bisher nicht bekannt geworden. Der Vorzug in der Verwendung eines solchen Gerätes besteht darin, daß in dem Gerät selbst mehrere Arbeitsvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden. ohne daß das Behandlungsgut eine weitere Vorrichtung - wie z. B. Pumpen - durchströmen muß. Das Trocknungsgut wird nach Behandlung in dem Vielkammersvstem der Drosselzone unmittelbar anschließend von dem Gerät selbst im Trocknungsraum zerstäubt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß so viel Flüssigkeit verwendet wird, als zu dem Durchfließen des Gerätes erforderlich ist. Bei den bisher üblichen Zerstäubungsorganen. wie Schleuderscheiben und Düsen. muß der flüssige Anteil so hoch bemessen werden, daß das Trocknungsgut über eine Leitung dem Zerstäubungsorgan, z. B. unter Verwendung einer Pumpe, zugeführt werden kann. Bei erfindungsgemäßer Verwendung des Kreiselgerätes wird der nötige Zerstäubungsdruck in dem Gerät durch die Zentrifugalkraft erzeugt. This is what distinguishes the gyro device. that it has an or has several throttle stages designed as multi-chamber systems. Such gyroscopes are known per se. for example from Belgian patent specification 499 081. While the material to be dried flows through the gyroscope in the throttle zone, in the property itself. mainly in the liquid phase, hydrodynamic pressure waves generated by the rhythmic narrowing of the cross section within the multi-chamber system occur as tensions or relaxations. Through this process the solid components become dispersed or finely dispersed in the liquid and if necessary in the same Process also finely chopped. The use of such gyroscopes as Centrifugal atomizers have not yet become known. The merit in use such a device consists in the fact that in the device itself several operations carried out at the same time. without the material to be treated another device - such as B. Pumps - must flow through. After treatment in the multi-chamber system of the throttle zone immediately afterwards from the device itself atomized in the drying room. The advantage of this method is that so much liquid is used than is required to flow through the device is. With the previously common atomizing devices. like centrifugal discs and nozzles. the liquid portion must be dimensioned so high that the material to be dried has a Line to the atomizing device, e.g. B. using a pump can. When using the gyroscope according to the invention, the necessary atomization pressure generated in the device by centrifugal force.

Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sehr bedeutend, weil die Einsparung an Flüssigkeit sich günstig auf die Energiebilanz des Trocknungsvorganges auswirkt. The technical progress of the process according to the invention is great Significant because the savings in liquid have a positive effect on the energy balance the drying process.

Der Druck. innerhalb des Kreiselgerätes reicht auch aus, solche Trocknungsgüter. die über eine gewisse Viskosität verfügen. zu zerstäuben, ohne daß weitere Flüssigkeit zum Zweck der Verdünnung dem Trocknungsgut zugesetzt werden muß. Es ist bekannt, daß die viskosen Stoffe sich bei Verwendung von rotierenden Scheiben bzw. Düsen nur unter entsprechender Verdünnung zerstäuben lassen. The pressure. within the gyro it is also sufficient to store such items to be dried. which have a certain viscosity. to atomize without adding any more liquid must be added to the material to be dried for the purpose of dilution. It is known, that the viscous substances are when using rotating disks or nozzles only allow to atomize with appropriate dilution.

Beim Austritt in den Trocknungsraum erfolgt eine Entspannung des Gutes. die, wie die durchgeführten Versuche gezeigt haben, dabinführt, daß die flüssige Phase in ihrem wesentlichen Umfange in Tröpfchen verwandelt wird. wie dies beim Einspritzen von Flüssigkeiten an sich allgemein zu beobachten ist. Die Festbestandteile der Dispersionen werden durch diesen Vorgang im wesentlichen von der flüssigen Phase geschieden. Je nach der Art der zu behandelnden Dispersionen kann die flüssige. in einen Nebel umgewandelte Phase aus dem Trocknungs- bzw. Expansionsraum abgesaugt oder in anders geeigneter Weise entfernt werden, während die Festbestandteile unter Einwirkung der Schwerkraft zu Boden rieseln. When it exits the drying room, the Good. which, as the experiments have shown, leads to the fact that the liquid Phase is transformed to its essential extent into droplets. like this at Injection of liquids per se is commonly observed. The solid ingredients the dispersions are essentially of the liquid phase by this process divorced. Depending on the type of dispersions to be treated, the liquid. Phase converted into a mist is sucked out of the drying or expansion space or removed in some other suitable manner while the solid constituents are under Gravity trickle to the ground.

Es ist bekannt, daß eine Druckerhöhung den Zerstäubungseffekt wesentlich begünstigt und zu einer möglichst feinen Ausbildung der Flüssigkeitströpfchen führt. Bei weiterer Steigerung des Druckes. unter dem das Gut dem Zerstäubungsraum zugeführt wird. kann durch die plötzlich eintretende Expansion bei Eintritt des Gutes in den Expansionsraum es dahin gebracht werden, daß die flüssige Phase sich in eine dampfförmige verwandelt. Diese Umwandlung ist spontan und führt dazu, daß die Festbestandteile praktisch in trockner Form abrieseln, so daß dann eine weitere Wärmebehandlung während des Abrieselns nicht mehr oder nur noch in geringem Umfange erforderlich ist. It is known that an increase in pressure significantly reduces the atomization effect favored and leads to the finest possible formation of the liquid droplets. With a further increase in pressure. under which the material is fed to the atomization chamber will. can be caused by the sudden expansion when the goods enter the Expansion space it can be brought to the point that the liquid phase turns into a vaporous one transformed. This transformation is spontaneous and leads to the solid constituents practically trickle off in dry form, so that then a further heat treatment during the trickling down is no longer required or only to a small extent.

Die Kreiselvorrichtung kann in der Weise ausgestaltet werden, daß dem Gut während des Durchlaufens der Drosselzone ein zu den Einwirkungen der Zentrifugalkraft zusätzlich wirkender äußerer Druck - beispielsweise vermittels Druckluft oder Dampf -übertragen wird. The gyroscopic device can be designed in such a way that the good while passing through the throttle zone to the effects of centrifugal force additionally acting external pressure - for example by means of compressed air or steam - is transmitted.

Das neue Verfahren hat sich besonders bewährt z. B. bei derZerstäubung vonDispersionen von Früchten und Gemüse; insbesondere die sehr wärmeempfindlichen Vitamine, wie das Vitamin C und B, werden fast in ihrem ganzen Umfange erhalten. Selbstverständlich können auch Dispersionen anderer Art getrocknet werden. The new method has proven particularly useful, for. B. in atomization of dispersions of fruits and vegetables; especially the very heat sensitive Vitamins, such as vitamins C and B, are almost entirely preserved. Of course, dispersions of other types can also be dried.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. In the drawing are some embodiments of the device according to of the invention shown.

Abb. 1 zeigt den Einbau eines Kreiselgerätes im oberen Teil eines Zerstäubungstrocknungsturms; Abb. 2 ist ein Schnitt durch das Kreiselgerät entsprechend dem Hinweis in Abb. 1; Abb. 3 ist ein Schnitt in der Linie A-B, der die Drosselstufe in ihrer Ausbildung als Vielkammersystem zeigt Das Kreiselgerät 7 mit dem Motor 8, der durch eine Schutzhülle 9 gegen den Trocknungsturm 6 abgeschirmt ist, wird über die Zuführung 11 mit dem zu dispergierenden und zu zerstäubenden Behandlungsgut beschickt. Durch dieAustrittsöffnungen 10 gelangt das aufbereitete Behandlungsgut in den Innenraum des Turms 6, der über die Vorrichtung 1 mit Frischluft versorgt und über die Vorrichtung 2 entlüftet wird. Das getrocknete Gut wird mit Hilfe eines umlaufenden Besens 3 in einen am Boden des Turms 6 angeordneten Spalt 5 befördert und über die Vorrichtung 4 ausgetragen. In der Wand des Turms 6 können zusätzliche Heizorgane 12 angeordnet sein. Fig. 1 shows the installation of a gyroscope in the upper part of a Spray drying tower; Fig. 2 is a section through the gyroscope accordingly the note in Fig. 1; Fig. 3 is a section on the line A-B showing the throttle stage in its training as a multi-chamber system shows the gyro device 7 with the engine 8, which is shielded from the drying tower 6 by a protective cover 9 via the feed 11 with the material to be dispersed and atomized loaded. The processed material to be treated passes through the outlet openings 10 into the interior of the tower 6, which is supplied with fresh air via the device 1 and vented via the device 2 will. The dried material is with the help of a circulating broom 3 is conveyed into a gap 5 arranged on the bottom of the tower 6 and discharged via the device 4. In the wall of the tower 6 additional Heating elements 12 can be arranged.

Sobald das Bebandlungsgut durch die Zuführung 11 in das Kreiselgerät gelangt ist, wird es mit Hilfe des mit hohen Touren umlaufenden Läufers 15 erfaßt und zwischen den Schernuten des Läufers 15 und den am Gehäusekopf 13 und am Gehäuse 14 angeordneten Schernuten vorzerkleinert. As soon as the material to be treated has passed through the feeder 11 into the gyroscope is reached, it is detected with the aid of the rotor 15 rotating at high speeds and between the shear grooves of the rotor 15 and those on the housing head 13 and on the housing 14 arranged shear grooves pre-shredded.

Bevor das Behandlungsgut durch den Austrittsspalt 10 das Kreiselgerät verläßt und zerstäubt wird, wird es in der Drosbelstufe von dem Vielkammersystem erfaßt und feinst zerkleinert lizw. feinst dispergiert. Before the material to be treated through the exit gap 10, the gyroscope leaves and is atomized, it becomes in the throttling stage of the multi-chamber system captured and finely chopped lizw. finely dispersed.

In dem Läufer 15 ist die Verzahnung unter 16 und in dem Gehäuse 14 unter 17 dargeslellt.In the rotor 15 the toothing is under 16 and in the housing 14 shown under 17.

Unter Einwirkung der Zentrifugalliraft wird das Behalldlungogut der Verzahnung des Läufers 15 zugeführt. Die hydrodynamischen Druckwellen entstehen dadurch, daß, sobald sich zwei Zahnlücken 16 bzw. 17 Kammern - eiilander gegenüber befinden, der Strömungsweg weg für das Behandlungsgut einen größeren Querschnitt aufweist. als wenn eine Zahnlücke 16 einer Kammerwand 18/19 gegenübersteht. Im letzteren Fall bewirkt die Öuerschnittsverringerung einen Stau des Behandlungsgutes. der sich als Druckstoß in der flüssigen Phase des Behandlullgsgutes auswirkt. Under the action of centrifugal force, the treatment becomes good Toothing of the rotor 15 supplied. The hydrodynamic pressure waves arise in that, as soon as two tooth gaps 16 or 17 chambers - eiilander opposite are located, the flow path for the material to be treated has a larger cross-section having. than when a tooth gap 16 faces a chamber wall 18/19. In the latter In the event, the reduction in the cut causes the items to be treated to jam. which acts as a pressure surge in the liquid phase of the material to be treated.

PATENTANSPRttCIIE : 1. Verfahren zur Zerstäubungstrocknung unter Verwendung eines Fliehkraftzerstäubers. der mit dem Zerstäubungstrockner fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet. daß als Fliehkraftzerstäuber ein bekanntes, mit einer oder mit mehreren als Vielkamujiersysteme ausgebildeten Drosselstufen, die aus einem innen verzahnten Gehäuse (14) und einem in diesem mit hohen Touren umlaufenden, ebenfalls verzahnten Läufer (15) gebildet werden, versehenes Kreiselgerät verwendet wird, in dessen Drosselstufe unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft und der sich daraus ergebenden hohen Strömungsgeschwindigkeit hydrodynamische Druckwellen in dem fließfähigen Behandlungsgut während des Durchfließens erzeugt werden, die die Feinstdispergierung der Festhestandteile gegebenenfalls in Verbindung mit ihrer Feinstzerkleinerung bewirken, während im Anschluß an die Drosselstufe die Zerstäubung des Behandlungsgutes erfolgt. PATENT APPLICATION: 1. Process for spray drying under Use of a centrifugal atomizer. which is firmly connected to the spray dryer is characterized. that as a centrifugal atomizer a known, with a or with a plurality of throttle stages designed as multi-chamber systems that consist of one internally toothed housing (14) and a rotating in this with high speeds, also toothed rotor (15) are formed, provided gyro device is used is, in the throttle stage using the centrifugal force and the resulting high flow velocity hydrodynamic pressure waves in the flowable items to be treated are generated during the flow, which the Very fine dispersion of the solid constituents, possibly in conjunction with their Cause ultra-fine comminution, while the atomization following the throttle stage of the item to be treated.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the to drying material finely dispersed in a liquid from the gyro with overpressure escapes, this overpressure either by introducing the material into the centrifugal atomizer under overpressure or by reducing the flow cross-section in the throttle stages of the gyro or both together.

Considered publications: German Patent Specifications No. 159 903, 312 424, 531 571, 688 458, 692 808, 743 731; German patent application B 8403 V / 82a, published July 19, 51; British Patent Specification No. 631,790, 647 958; U.S. Patent Nos. 2,469,553, 2,473,035; Belgian patent specification No. 499 081.