DE1922608C3

DE1922608C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerstäubungstrocknung von Milch

Info

Publication number: DE1922608C3
Application number: DE1922608A
Authority: DE
Inventors: Fumio Kanagawa Kato; Katsuto Tokio Okada
Original assignee: Morinaga Nyugyo KK
Current assignee: Morinaga Nyugyo KK
Priority date: 1968-05-06
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DE1922608A1; FR2009857A1; DE1922608B2; NL6906107A; US3596699A; GB1257989A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Zerstäubungstrocknung von Milch entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.

Zur Gewinnung von Trockengut in einem Turm ist es bereits bekannt, im oberen Abschnitt des Turms das zu trocknende Gut zerstäubt zusammen mit heißer Luft einzuführen und getrocknetes Gut in dem unteren Abschnitt abzuführen, wobei im unteren Abschnitt des Turms Kaltluft zugeführt wird, die im Turmrandt 2reich nach oben strömt, wobei die Trocknungsluft zusammen mit leichten Partikeln des zu trocknenden Gutes auf der Oberseite des Turms abgezogen wird. Aus der abgezogenen Trocknungsluft werden die Partikeln abgeschieden und der Zerstäuberdüse zugeführt (DT-AS 10 71 592).

Ein solches Verfahren eignet sich für die Zerstäubungstrocknung von Milch nicht, da die zerstäubten Milchpartikeln der Heißluft zu stark ausgesetzt werden, so daß die nach unten sinkenden Milchpartikeln sich zu Klumpen, insbesondere an der Wand, vereinigen können, wodurch ein Aussieben des erhaltenen Milchpulvers erforderlich ist

Bekannt ist außerdem eine Zerstäubungstrocknung, die nur Kaltluft verwendet. Dies erfordert jedoch sehr hohe Trockentürme und eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich durch die niedrige Temperatur im Turm Mikroorganismen leicht vermehren können.

Es wurde auch bereits versucht, die Zerstäubungstrocknung nur mit Heißluft durchzuführen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß ein Teil der zerstäubten Milchpartikeln übererhitzt wird, wodurch die getrock-S neten Milchpulverflocken über die Schmelztemperatur der darin enthaltenen Fette erhitzt werden, so daß sie an den Wänden des Trockenturms Schichten bilden, die in das Produkt fallen und die Qualität des Milchpulvers beeinträchtigen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 zu schaffen, womit sich auf einfache Weise Milchpulver hoher Qualität mit großer Produktionsleistung herstellen läßt

Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. 2 zusammengefaßt

Der Unteranspruch 3 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung von Anspruch 2.

Infolge der im oberen Abschnitt des Trockenturms vorgesehenen Heizzone und der im unteren Abschnitt des Turms vorgesehenen Kühlzone, in denen die Heißluft bzw. die Kaltluft sehr langsam mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1 m/s strömt, oildet sich wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes der Heißluft und Kaltluft und der geringen Geschwindigkeit eine Grenzschicht aus, die, da in diesem Bereich die Trocknungsluft abgezogen wird, lokal konstant und stabil bleibt, wobei die Milchpartikein durch die Heißluft und die Kaltluft hindurchfallen und dadurch einem genau festgelegten Trocknungsprozeß unterworfen werden können.

Die verwendete Druck-Zerstäuberdüse hat den Vorteil, daß die Milchpartikeln gleichmäßig zerstäubt werden, ohne daß ein Kontakt mit der Turmwand erfolgt.

Anhand der Zeichnung, in der schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung gezeigt ist, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert

Gemäß der Zeichnung besteht ein Trockenturm 1 aus einem zylindrischen Oberteil 2 und einem trichter- oder konusförmigen Unterteil 3. In der Mitte des oberen Tur.nteils ist eine Düse 4 montiert, der konzentrierte Milch in einer Konzentration von bis zu 50 Gew.-°/o von einer Förderpumpe 5 über eine Leitung 6 zugeführt wird. An das obere Teil des Turms 1 ist ferner eine Leitung 8 angeschlossen, die von einer Heißiuft-Versorgungsquelle 7 mit einem Filter, einem Gebläse und einem der Heizung dienenden Wärmetauscher kommt.

Auf diese Weise wird über die Leitung 8 Heißluft in den Turm eingeführt.

Am unteren Ende des trichterförmigen Unterteils 3 des Turmes 1 ist ein Auslaß 9 vorgesehen, durch den das getrocknete Milchpulver an eine Vorrichtung abgegeben wird, die das Endprodukt aufnimmt und in Behälter verpackt. Unmittelbar oberhalb des Auslasses 9 sind an dem trichterförmigen Teil 3 erste und zweite Kaltluft-Zuführungen 10 und 10' vorgesehen, die über Leitungen

12 bzw. 12' an eine Kaltluft-Versorgungsquelle U mit einem Filter, einem Gebläse und einem Wärmetauscher zur Entfeuchtung angeschlossen sind.

An der Verbindungsstelle des zylindrischen Teils 2 und des trichterförmigen Teils 3 ist eine Absaugleitung

13 angeordnet, die über eine Leitung 14 mit einem Zyklon 15 in Verbindung steht. Der Zyklon 15 ist mit einem Entlüfter 16 und einem Pulver-Auslaß 17 versehen, der sich in eine Pulver- Rückgewinnungsleitung 18 öffnet. Die Leitung 18 steht beispielsweise mit

der Kaltluft-Versorgungsquelle U und der Zuführung 10 in Verbindung.

In dem Turm 1 strömt Heißluft von beispielsweise etwa 150° C in der durch die Pfeile A gezeigten Richtung abwärts, während entfeuchtete Kaltluft von beispielsweise etwa 15-20°C in Richtung der Pfeile B in dem Turm nach oben strömt; beide Ströme fließen an der Zwischenschicht D gemäß den Pfeilen C ab. Die Geschwindigkeit dieser Ströme ist gering und liegt etwa in der Größenordnung von 1 m/sec. Wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes der Heiß- und der Kaltluft und wegen der langsamen, jedoch kontinuierlichen Zuführung bleiben die Heiß- und die Kaltluft voneinander getrennt und bilden die Zwischenschicht D.

Von der Druckpumpe 5 wird Milch, die normalerweise bis zu 50% konzentriert ist, über die Düse 4 in den Turm 1 eingesprüht Die feinen Partikeln der zerstäubten konzentrierten Milch fallen innerhalb des Turmes gemäß dem Pfeil E durch die Heiß- und die Kühlzone auf den Produkt-Auslaß 9 zu nach unten und werden dabei der Trocknung und Kühlung unterworfen.

Bei der Düse 4 handelt es sich nicht um einen Zentrifugalzerstäuber, sondern um eine Druckdüse. Der Zentrifugalzerstäuber hat einen großen Sprühwinkel, kann jedoch große Flüssigkeitsmengen in kurzer Zeit zerstäuben. Sofern nicht ein Trockenturm mit ausreichend großem Durchmesser eingesetzt wird, bedeutet dies, daß die Turmwände von dem Milchnebel befeuchtet werden und sich daran eine Schicht aus zusammengeklebter, verfestigter Milch bildet. Selbstverständlich ist der Bereich des Durchflußkoeffizienten der Druckdüse, den der Fachmann als vernünftigerweise ausnutzbaren Bereich betrachtet, begrenzt. Demgegenüber erfolgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Zerstäuben unter hohem Druck und mit geringem Durchflußkoeffizienten. Obwohl das Zerstäuben unter diesen Umständen mit gewissen Schwankungen hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der so erzeugten zerstreuten Flüssigkeitspartikeln gegenüber den mit üblichen Durchflußkoeffizienten erreichbaren Verhältnissen verbunden sein kann, werden die Partikeln in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichmäßig getrocknet Dadurch, daß der Zerstäubungsvorgang auf diese Weise durchgeführt wird, ist es möglich geworden, die Leistungsfähigkeit unter Verwendung nur einer einzigen Düse gegenüber den bisher verwendeten Vorrichtungen mit beispielsweise sechs bis zwölf Düsen etwa zu verzehnfachen.

Die durch die Düse 4 zerstäubte konzentrierte Milch wird über einen verhältnismäßig kleinen Sprühwinkel versprengt und fällt von der Heißluft mitgenommen, innerhalb des zylindrischen Turmteils 2 nach unten. Die zerstäubten feinen Milchpartikeln erreichen nach 2 bis 3 Sekunden die Zwischenschicht D in praktisch trockenem Zustand. Das somit an dieser Zwischenschicht ankommende trockene Pulver enthält geschmolzenes Fett sowie eine sehr geringe Wassermenge und neigt dazu, zu Klumpen zusammenzukleben. Das fast ganz getrocknete und an der Zwischenschicht D ankommende Pulver fällt weiter und tritt in die Kühlzone innerhalb des trichterförmigen Teils 3 ein, in dem der Feuchtigkeitsgehalt in trockener Atmosphäre entfernt und das Fett wieder verfestigt wird, so daß das Pulver vollständig getrocknet wird. Das getrocknete und feuchtigkeitsfreie Pulver fällt dann längs der Wand des Turmes in dessen unterer Teil, wo es sich sammelt Durch die Zuführung 10 wird vollständig trockene Kaltluft durch das gesammelte Pulver geblasen, so daß dies weiterhin vollständig ausgetrocknet und gekühlt wird.

Die am Trockenturm oben eintretende und an der Zwischenschicht D ankommende feuchte Heißluft gelangt zusammen mit der aus den Zuführungen 10 und 10' aufsteigenden Kaltluft in den Zyklon 15, von dem aus beide Luftmengen über den Entlüfter 16 an die Atmosphäre abgegeben werden. Mit dem aus dem Turm

I abgesogenen Luftstrom wird auch ein gewisser Teil des fast trockenen Pulvers aus dem Turm entnommen. Dieses Pulver wird jedoch durch den Zyklon 15 wiedergewonnen und mit dem Luftstrom in der Leitung 18 in den Trockenturm 1 zurückgeführt Vorne kann die Leitung 18 entweder an die Kaltluft-Zufuhreinrichtung

I1 oder direkt an ein Gebläse angeschlossen sein, das zur Zuführung von Atmosphäre unter Druck dient

Das vollständig getrocknete und gekühlte Pulver, das sich in dem unteren Teil des Turmes sammelt wird in einen Behälter 19 oder auf eine Produkt-Fördervorrichtung abgegeben.

Nachstehend sind die grundsätzlichen Werte einer Versuchsanlage für die hier beschnebene Vorrichtung angegeben, wobei das sich ergebende Produkt in keiner Weise schlechter war als die Produkte, wie sie auf bisher verwendeten Kalttrocken-Maschinen erzeugt wurden.

Trockenturm:

40

Höhe des zylindrischen Teils	15m	1
Durchmesser des zylindrischen Teils	5,5 m	190 kg/cm²
Höhe des konusförmigen Teils	6,5 m	5000 kg/hr
Druckdüse:		140-150 μ
Anzahl der D¹"-jn
Angewandter Druck	150° C
Zerstäubungsvermögen
Partikelgröße	20° C
Temperatur der eingeführten	(50% relative
Heißluft	Feuchtigkeit)
Temperatur der eingeführten
Kaltluft	80 bis 85° C


Temperatur der an der
Zwischenstelle abgesaugten Luft

Bei der Vorrichtung dieser Versuchsanlage betrug der Sprühwinkel der von der Düse ausgestoßenen feinen Partikeln etwa 90'°, wobei der Partikeldurchmesser trotz des außerordentlich niedrigen Durchflußkoeffizienten verhältnismäßig ausgeglichen war. Die Zeit, die die von der Heißluft mitgeführten Partikeln brauchten, um die Zwischenschicht zu erreichen, betrug 2 bis 3 Sekunden, wobei die mit dem Luftstrom durch die Absaugleitung aus dem Trockenturm entzogene Pulvermenge in der Größenordnung von 20% lag. Das dadurch abgezogene Milchpulver wurde jedoch in dem Zyklon ausgeschieden und mit der Kaltluft wieder in den Turm eingeführt. Das in den konusförmigen Teil gelangende Milchpulver fiel längs der Innenwand des Turmes glatt nach unten und sammelte sich im unteren Teil des Turmes. Das so erhaltene Produkt wurde direkt in Behälter gefüllt, ohne daß sich Klumpen, minderwertiges oder klumpiges Milchpulver bildeten. Darüber hinaus war die Löslichkeit des Produktes hervorragend und die Benetzbarkeit ebensogut wie bei den Produkten, wie sie mit Kalttrockenverfahren erzeugt werden.

Aus dem Vorsilehenden geht hervor, daß sich

erfindungsgemäß ein hochwertiges Trockenpulver mit hohem Ausbeutegrad herstellen läßt. Außerdem tritt bei der Verarbeitung kein Ankleben fester Partikeln an den Wänden des Trockenturmes auf, und es ist ferner eine gleichmäßige Steuerung der Zerstäubur.gsmenge gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zerstäubungstrocknung von Milch, bei welchem in einem Trockenturm im oberen Abschnitt Heißluft zugeführt und die zu trocknende Milch zerstäubt wird und im unteren Abschnitt Kaltluft zugeführt und das Milchpulver abgezogen wird und bei welchem die Trocknungsluft abgesaugt und die daraus abgeschiedenen Milchpartikeln wieder in den Turm rückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft im Bereich der von der aufeinandertreffenden langsam strömenden Kaltluft und Heißluft gebildeten stabilen Grenzschicht aus dem Turm abgezogen wird.

2. Vorrichtung zur Zerstäubungstrocknung von Milch mit einem Trockenturm, einer Heißluftzuführung am oberen Turmabschnitt, einer Kaltluftzufuhr am unteren Turmabschnitt einer im oberen Turmabschnitt vorgesehenen Zerstäuberdüse für die Milch, einem im unteren Turmabschnitt angeordneten Auslaß für das getrocknete Milchpulver, einer Absaugeinrichtung für die Trocknungsluft und einer Rückführung der aus der abgesaugten Trocknungsluft abgeschiedenen Milchpartikeln in den Turm, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (14) für die Trocknungsluft an einer Stelle (D) am Turm (1) angeordnet ist, an der die Heißluft und Kaltluft unter Bildung einer stabilen Grenzschicht aufeinandertreffen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (4) eine einzige, nur Milch zerstäubende Druckdose mit sehr geringem Ausflußkoeffizienten ist.