DE19935741C2 - Device and method for processing dispersions - Google Patents

Abstract

Eine 15%ige Stärkedispersion wird einer Behandlungsstrecke (14) zugeführt und der Einwirkung von Wasserdampf ausgesetzt. Zu diesem Zweck enthält die Behandlungsstrecke (14) eine Lochwand (25) mit zahlreichen verteilt angeordneten Löchern (26), durch die der Wasserdampf in die Dispersion eindringt. Dadurch erfolgt ein Aufschließen der Dispersion. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Kochen von StärkeleimA 15% strength starch dispersion is fed to a treatment section (14) and exposed to the action of water vapor. For this purpose, the treatment section (14) contains a perforated wall (25) with numerous distributed holes (26) through which the water vapor penetrates into the dispersion. As a result, the dispersion is disrupted. The device is particularly suitable for cooking starch glue

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Behandlungsfluid gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Verarbeitung von Dispersionen mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 6. Diese können zum Zuführen von Wasserdampf in eine Stärkepulver­ dispersion zum Zwecke des Kochens von Papierleim verwendet werden.The invention relates to a device for processing Dispersions with a treatment fluid according to claim 1 and a method for processing of dispersions with the measures of claim 6. These can be used to feed water vapor into a starch powder dispersion used for the purpose of cooking paper glue become.

Bei der Herstellung von Papierleim wird eine Stärkepulverdis­ persion mit einem Feststoffanteil von etwa 15% einer Dampfbe­ handlung ausgesetzt. Das dabei erfolgende Verkleistern oder Aufschließen der Dispersion wird als Kochen bezeichnet. Bei dieser Dampfbehandlung erfolgt eine intensive Vermischung des kondensierenden Wasserdampfes mit der Dispersion, wobei die Verkleisterung der Stärke (oder modifizierten Stärke) in Stär­ keleim erfolgt.A starch powder is used in the production of paper glue persion with a solids content of about 15% of a steam action suspended. The pasting or Digestion of the dispersion is called cooking. at this steam treatment is an intensive mixing of the condensing water vapor with the dispersion, the Gelatinization of the starch (or modified starch) into starch keleim is done.

Die Verarbeitung von Stärkepulverdispersion zum Zwecke der Leimherstellung für die Papierindustrie zum Kleben von Karton oder zur Oberflächenbehandlung von Papier und zur Verwendung im Papier (Massenleimung) erfolgt nach dem Stand der Technik unter anderem dadurch, daß die Dispersion zwischen zwei Scheiben hin­ durchgeleitet wird, die an den einander zugewandten Blechen mit Vorsprüngen versehen sind, wobei die eine Scheibe Bestandteil eines Stators und die andere Bestandteil eines Rotors ist. Wäh­ rend des Durchlaufs zwischen den Scheiben wird die Stärkedis­ persion einer Wasserdampfbehandlung ausgesetzt. Hierbei ergeben sich ein hoher Aufschlußgrad und eine hohe Klebekraft des Lei­ mes, jedoch erfordert diese Art der Stärkekochung zusätzliche Energie zum Antrieb der Rotor-/Statormaschine und wartungsin­ tensiven technischen Aufwand.The processing of starch powder dispersion for the purpose of Glue production for the paper industry for gluing cardboard or for surface treatment of paper and for use in Paper (mass sizing) is made according to the state of the art  other in that the dispersion between two discs is passed through with the facing metal sheets Protrusions are provided, the one disc part of a stator and the other is part of a rotor. currency During the passage between the panes, the starch disis persion exposed to steam treatment. Here result there is a high degree of digestion and a high adhesive strength of the lei mes, however, this type of starch cooking requires additional Energy for driving the rotor / stator machine and maintenance intensive technical effort.

In neuerer Zeit werden in der Papierindustrie sogenannte Jetko­ cher eingesetzt, bei denen die Behandlungskammer als Verwirbe­ lungskammer ausgebildet ist. Der Wasserdampf wird durch tangen­ tiale Düsen in die Behandlungskammer eingeleitet, um den Koch- und Aufschlußeffekt zu bewirken. Hierbei treten allerdings un­ kontrollierbare Geräusche in der Behandlungsstrecke und Schwin­ gungen im Rohrsystem vor und hinter der Behandlungsstrecke auf. Ferner hat sich ergeben, daß sporadische Schwankungen in der Klebefähigkeit des Leimes vorkommen können.In recent times, so-called jetko are used in the paper industry cher used in which the treatment chamber as a swirl lungskammer is formed. The water vapor gets through tial nozzles introduced into the treatment chamber to the cooking and effect disintegration. Here, however, occur controllable noises in the treatment line and Schwin in the pipe system in front of and behind the treatment line. It has also been found that sporadic fluctuations in the Adhesiveness of the glue can occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Behandlungsfluid zu schaffen, die ohne angetriebene Komponenten auskommen und im Dauerbetrieb eine qualitativ hochwertige Verarbeitung mit kon­ stanter Qualität ohne Schwingungen und Vibrationen erzeugen.The invention has for its object a device and a method for Processing of dispersions with a treatment fluid create that do without driven components and in Continuous operation a high quality workmanship with con Generate constant quality without oscillations and vibrations.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, bzw. mit den Maßnahmen des Anspruches 6.This object is achieved with a Device having the features of claim 1, or with the measures of claim 6.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Behandlungs­ fluid (vorzugsweise Wasserdampf) von einem Verteilraum aus durch eine Lochwand in die Behandlungsstrecke injiziert. Dabei gelangt das Behandlungsfluid durch zahlreiche Löcher der Lochwand radial in die Behandlungsstrecke hinein. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und schwin­ gungsfrei. Sie ist imstande, Dispersionen mit hoher Effektivi­ tät und hohem Massendurchsatz zu verarbeiten. Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung von Papierleim aus Stärkedispersionen. Dabei ergibt sich ein gesteigerter Auf­ schlußgrad der Stärke, wodurch die Klebkraft erhöht wird. Dies bedeutet, daß bei gleicher Klebkraft wie früher weniger Stärke (etwa 10%) benötigt wird.In the device according to the invention, the treatment fluid (preferably water vapor) from a distribution room injected into the treatment line through a perforated wall. there  the treatment fluid passes through numerous holes in the Perforated wall radially into the treatment section. The invent The device according to the invention works continuously and vibrates supply free. It is capable of dispersions with high effectiveness processing and high mass throughput. The invention is particularly suitable for the production of paper glue Strength dispersions. This results in an increased opening degree of closure of the starch, which increases the adhesive strength. This means that with the same adhesive strength as before, less strength (about 10%) is required.

Von besonderer Bedeutung ist die Aufteilung des Dampfstroms in eine hohe Zahl von Einzelströme. Dies erfolgt durch mindestens 50 Löcher in der Wand der Behandlungsstrecke. Die Lochzahl be­ trägt vorzugsweise zwischen 50 und 75 und sie liegt insbesonde­ re in der Nähe von 70. Die Vermischung von Behandlungsfluid und Dispersion erfolgt an vielen Stellen gleichzeitig, ohne jedoch die Dispersion einer zusätzlichen Rotation auszusetzen. Dies wird als Grund für die höhere Effizienz der Vorrichtung angese­ hen. Die Dispersionsbehandlung erfolgt schonender als im Falle von Verwirbelung oder mechanischer Durchmischung.The division of the steam flow into is of particular importance a high number of individual streams. This is done by at least 50 holes in the wall of the treatment line. The number of holes preferably wears between 50 and 75 and lies especially re near 70. Mixing treatment fluid and Dispersion occurs simultaneously in many places, but without exposing the dispersion to an additional rotation. This is considered as the reason for the higher efficiency of the device hen. The dispersion treatment is gentler than in the case of turbulence or mechanical mixing.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erweitert sich der Querschnitt der Behandlungsstrecke in Fließrichtung der Dispersion. Diese Erweiterung erfolgt in einem konischen Teil, dessen Konuswinkel (Winkel der Wand in bezug auf die Längsachse) 10° bis 25°, vorzugsweise 15°, beträgt.In an advantageous embodiment of the invention extended the cross section of the treatment line in the direction of flow the dispersion. This expansion takes place in a conical Part whose cone angle (angle of the wall with respect to the Longitudinal axis) is 10 ° to 25 °, preferably 15 °.

Zweckmäßigerweise ist im Anschluß an die Behandlungsstelle eine Drosselstelle vorgesehen, damit sich der für die Behandlung er­ forderliche Gegendruck aufbauen kann.Appropriately following the treatment site Throttle point provided so that he can treat himself necessary build up back pressure.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert.In the following, with reference to the only figure of the Drawing an embodiment of the invention in more detail tert.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung im Längsschnitt darge­ stellt.In the drawing, the device is shown in longitudinal section Darge provides.

Die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung dient zum Kochen (Verkleistern, Aufschließen) von Stärkepulverdispersionen durch Einleiten von Wasserdampf.The processing device shown is used for cooking (Pasting, disintegrating) of starch powder dispersions Introduce water vapor.

Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit einer zylindrischen Längsbohrung 11 und einem Boden 12 auf. In die Längsbohrung 11 ist ein Einsatz 13 eingesetzt, der die Behandlungsstrecke 14 bildet. Der Einsatz 13 hat eine generell zylindrische Außenflä­ che, die genau in die Längsbohrung 11 hineinpaßt. Die Innenwand des Einsatzes 13 weist in der Nähe des unteren Endes eine Ver­ engung 15 auf und hat nach oben hin eine konische Erweiterung 16 mit einem Konuswinkel (bezogen auf die Mittelachse) von etwa 15°. Am oberen, stromabwärtigen Ende des Einsatzes 13 befindet sich die Stelle 17 größten Querschnitts. An den Einsatz 13 schließt sich ein weiterer Einsatz 18 an, der in einen Gewindeabschnitt 19 der Längsbohrung 11 eingeschraubt ist. Der Einsatz 18 bildet eine Drosselstelle 20, an der sich der Fließkanal zunächst verengt und dann wieder erweitert. Der Einsatz 18 hält den Einsatz 13 gegen den Boden 12 gedrückt. Der Einsatz 18 kann aus dem Gehäu­ se 10 herausgeschraubt werden und dann kann auch der Einsatz 13 aus dem Gehäuse entnommen werden. Beide Einsätze 18, 13 sind somit auswechselbar. The device has a housing 10 with a cylindrical longitudinal bore 11 and a bottom 12 . An insert 13 , which forms the treatment section 14, is inserted into the longitudinal bore 11 . The insert 13 has a generally cylindrical outer surface which fits exactly into the longitudinal bore 11 . The inner wall of the insert 13 has a constriction 15 in the vicinity of the lower end and has a conical extension 16 with a cone angle (based on the central axis) of approximately 15 °. At the upper, downstream end of the insert 13 there is the point 17 with the largest cross section. A further insert 18 adjoins the insert 13 and is screwed into a threaded section 19 of the longitudinal bore 11 . The insert 18 forms a throttle point 20 , at which the flow channel initially narrows and then widens again. The insert 18 holds the insert 13 pressed against the bottom 12 . The insert 18 can be screwed out of the housing 10 and then the insert 13 can also be removed from the housing. Both inserts 18 , 13 are thus interchangeable.

Anschließend an den Einsatz 18 ist in den Gewindeabschnitt 19 ein Auslaßrohr 27 eingeschraubt, durch welches das Endprodukt abgeführt wird. Der Innenquerschnitt des Auslaßrohres 27 ist größer als der größte Querschnitt in einem der Einsätze 13, 18.Following the insert 18 , an outlet pipe 27 is screwed into the threaded section 19 , through which the end product is discharged. The inner cross section of the outlet pipe 27 is larger than the largest cross section in one of the inserts 13 , 18th

In eine Gewindebohrung 21 des Bodens 12 ist ein Einlaßrohr 22 eingeschraubt. Der Innenquerschnitt des Einlaßrohres 22 ist größer als der Querschnitt an der Verengung 15, jedoch kleiner als der Querschnitt an der Stelle 17 größten Querschnitts. Der Innenquerschnitt der Dros­ selstelle 20 ist kleiner als der Innenquerschnitt des Einlaß­ rohres 22.An inlet pipe 22 is screwed into a threaded bore 21 of the base 12 . The inner cross section of the inlet pipe 22 is larger than the cross section at the constriction 15 , but smaller than the cross section at the point 17 with the largest cross section. The inner cross section of the Dros selstelle 20 is smaller than the inner cross section of the inlet tube 22nd

Der Einsatz 13 weist eine ringförmige Nut auf, die im Gehäuse 10 einen Verteilraum 23 bildet. Dieser ist an ein Rohr 24 ange­ schlossen, durch welches das Behandlungsfluid zugeführt wird. Der Verteilraum 23 wird nach außen durch das Gehäuse 10 und nach innen durch die Lochwand 25 begrenzt, welche die Behand­ lungsstrecke 14 umgibt. Die Lochwand 25 enthält zahlreiche Löcher 26 mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm. Die Löcher sind gleichmäßig verteilt in der konischen Lochwand 25 angeordnet.The insert 13 has an annular groove which forms a distribution space 23 in the housing 10 . This is connected to a tube 24 through which the treatment fluid is supplied. The distribution space 23 is bounded on the outside by the housing 10 and on the inside by the perforated wall 25 which surrounds the treatment section 14 . The perforated wall 25 contains numerous holes 26 with a diameter of 3 to 5 mm. The holes are evenly distributed in the conical hole wall 25 .

Durch das Einlaßrohr 22 wird eine 15-%ige Stärkedispersion, z. B. Maisstärke, zugeführt, die eine Temperatur von 10°C hat. Die Durchflußgeschwindigkeit beträgt 130 bis 200 m/sec, vor­ zugsweise 160 m/sec.Through the inlet tube 22 is a 15% starch dispersion, z. B. corn starch, which has a temperature of 10 ° C. The flow rate is 130 to 200 m / sec, preferably 160 m / sec.

Durch das Rohr 24 wird Wasserdampf zugeführt, der eine Tempera­ tur von mindestens 130°C und einen Druck von 1,8 bis 6 bar (Überdruck) hat. Der Wasserdampf gelangt in den Verteilraum 23 und dringt von dort umfangsmäßig verteilt durch die Löcher 26 radi­ al an zahlreichen Stellen in die Dispersion ein. Beim Kontakt mit der kälteren Dispersion kondensiert der Wasserdampf. Hierbei gelatinisiert die Dispersion. Diesen Vorgang, der etwa bei 130°C abläuft, bezeichnet man als Kochen. Die Vermischung von Dampf und Dispersion erfolgt durch die Dampfinjektion an zahl­ reichen Stellen gleichzeitig und schonend.Through the tube 24 water vapor is supplied, which has a tempera ture of at least 130 ° C and a pressure of 1.8 to 6 bar (gauge pressure). The water vapor enters the distribution space 23 and penetrates from there distributed circumferentially through the holes 26 radially at numerous points in the dispersion. When it comes into contact with the colder dispersion, the water vapor condenses. The dispersion is gelatinized. This process, which takes place at around 130 ° C, is known as cooking. The steam and dispersion are mixed at the same time and gently by means of steam injection.

Die Wahl des Gehäuses 10 mit Rohr 24 und der Einsätze 13 und 18 erfolgt in Abhängigkeit von den Stoffströmen. Bei Änderung die­ ser Stoffströme können die genannten Teile einzeln ausgewech­ selt werden.The choice of the housing 10 with tube 24 and the inserts 13 and 18 is dependent on the material flows. If these material flows change, the parts mentioned can be replaced individually.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Be­ handlungsfluid, mit einer Behandlungsstrecke (14), in der das Behandlungsfluid unter Druck in die Dispersion einge­ leitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstrecke (14) durch eine zahlreiche Lö­ cher (26) aufweisende Lochwand (25) begrenzt ist, die von einem Verteilraum (23) umgeben ist, welchem das Behand­ lungsfluid zugeführt wird.1. Device for processing dispersions with a treatment fluid Be, with a treatment line ( 14 ) in which the treatment fluid is introduced under pressure into the dispersion, characterized in that the treatment line ( 14 ) by a numerous holes ( 26 ) Perforated wall ( 25 ) is limited, which is surrounded by a distribution space ( 23 ) to which the treatment fluid is supplied. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Behandlungsstrecke (14) sich in Fließ­ richtung der Dispersion erweitert (16, 17).2. Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the treatment section ( 14 ) widens in the direction of flow of the dispersion ( 16 , 17 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Behandlungsstrecke (14) eine Dros­ selstelle (20) vorgesehen ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a Dros selstelle ( 20 ) is provided following the treatment section ( 14 ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Einlaß der Behandlungsstrecke (14) eine Verengung (15) in bezug auf ein ankommendes Einlaßrohr (22) vorgesehen ist.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that a constriction ( 15 ) is provided with respect to an incoming inlet pipe ( 22 ) at the inlet of the treatment section ( 14 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer Bohrung (11) eines Gehäuses (10) ein die Behandlungsstrecke (14) bildender auswechselbarer Ein­ satz (13) vorgesehen ist. 5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that in a bore ( 11 ) of a housing ( 10 ) a treatment section ( 14 ) forming interchangeable A set ( 13 ) is provided. 6. Verfahren zur Verarbeitung von Dispersionen mit einem Be­ handlungsfluid, bei welchem die Dispersion durch eine Be­ handlungsstrecke (14) gefördert und dabei das Behandlungs­ fluid durch zahlreiche am Umfang der Behandlungsstrecke (14) vorgesehene Löcher (26) in das Behandlungsfluid inji­ ziert wird.6. Process for processing dispersions with a treatment fluid, in which the dispersion is conveyed through a treatment section ( 14 ) and the treatment fluid is injected into the treatment fluid through numerous holes ( 26 ) provided on the circumference of the treatment section ( 14 ). 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Stärkepulverdispersion und das Behandlungs­ fluid Wasserdampf mit einer Temperatur von mindestens 130°C und einem Druck von mindestens 1,8 bar (Überdruck) ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the Dispersion a starch powder dispersion and treatment fluid water vapor with a temperature of at least 130 ° C and a pressure of at least 1.8 bar (gauge pressure).