DE2026378A1 - Düse zum Agglomerieren von Pulver - Google Patents
Düse zum Agglomerieren von PulverInfo
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Description
Soole'te' des Produits Nestle* S.Ao in Vevey / Schweiz,
Düse zum Agglomerieren von Pulver
Die Erfindung bezieht sioh auf eine Düse zum Agglomerieren
(Zusammenballen,Verdichten) von Pulver, insbesondere zum Vermindern
des Gehaltes an puliwförmigen Feinststoffen in zum
Aufbrühen bzw. Aufgießen uev· Zimten Erzeugnissen.
Das Agglomerieren von Pulver ist darauf gerichtet, die
stofflichen Eigenschaften der Erzeugnisse durch Vergrößerung
der durchschnittlichen Teilohaüf?: ^* u verbessern, insbesondere
duroh Entfernung der kleinsten Toi;unan, also der Peinstoffe.
Ein hoher Anteil ein Feinstoffen ist besonders bei Nahrungsmitteln
und Aufgußerzeugnissen wie Tee oder Kaffee unerwünscht, wenn diese Erzeugnisse in Klarsichtpackungen oder durchsichtigen
Behältern vertrieben werden, weil sich die Feinstoffe leicht an
den Innenflächen der Packungen und Behälter absetziwund dann
den Eindruck verursachen, daß der gesamte Behälterinhalt aus feinem Pulver bestehe. Hierdurch kann die Vertriebsfähigkeit
10 9810/14OS
BAD ORiQiNAL
der EEBUgnisse beträchtlich vermindert werden. Im übrigen ist
es häufig auch erwünscht, die e Teilchengröße von pulverartigen Feinstoffen zu vergrößern, um die Dichte, Farbe
und andere physikalische Eigenschaften des Erzeugnisses, z.B. die Benetzbarkeit bzw. Flüssigkeitsaufnahme, zu verbessern.
Das Agglomerieren von pulverartigen Erzeugnissen umfaßt gewöhnlich zwei Hauptstufen. Die erste dieser Stufen ist das
Benetzen, wobei die Oberflächen der Feintellohen durch Feuchtigkeit
sauf nähme klebrig gemacht werden, und die zweite Stufe besteht in einer anschließenden Trocknung, bei der überschüssige
Feuchtigkeit wieder entfernt wird. Während und/oder nach dem Benetzen werden die Teilchen üblicherweise in eine turbulente
Bewegung versetzt, um ihre Berührung untereinander und das Zusammenballen zu begünstigen. Die Feuchtigkeit kann als fein
zerstäubtes Wasser oder als Dampf zugeführt werden, wobei es im letzteren Falle vorteilhaft ist, die Teilchen anschließend
zu kühlen, um die Kondensation des aufgenommenen Wassers zu erleichtern. Das Benetzen der Teilchen kann auf unterschiedliche
Weise durchgeführt werden, z.B. dadurch, daß die Teilchen zusammen mit Dampf durch eine Düse von geeigneter Form hindurch»
gefördert werden. Bezüglich des Pulvers muß der Durchgang einer solchen Düse so gestaltet oder geregelt werden, daß für alle
geförderten Feinteilohen eine Feuchtigkeitsaufnahme gesichert
ist, ihr Haftenbleiben an der Düse, aber verhindert wird.
109810/UOS
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Agglomerierungsdüse zu schaffen, die bei einer wirksamen Befeuchtung
der Peinteilchen unter hoher Turbulenz mit großem Durchsatz arbeiten kann, also eine hohe Leistung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung der Merkmale gelöst, daß die Düse
a) ein mit einer oberen und unteren Öffnung versehenes Gehäuse aufweist, inxiem sich eine mit einem Einlaß für Dampf
oder Gas versehene Gehäusekammer befindet; und daß
b) in dem Gehäuse wenigstens zwei konzentrisch angeordnete "
Hülsen vorgesehen sind, die einen sieh nach unten und außen erweiternden Durchlaß begrenzen und so angeordnet/i"~cLaß ^Ie im
Bereich der unteren Öffnung des Gehäuses einen ersten ringförmigen
Durchlaß bilden und überdies mindestens einen zweiten, in Abstand davon liegenden, ringförmigen_Durchlaß begrenzen,
der konzentrisch zum ersten ringförmigen Durchlaß angeordnet ist und ebenso wie dieser mit der Gehäusekammer in Verbindung
steht.
Die Düse kann jede gewünschte Anzahl von Hülsen aufweisen, μ
z.B. drei bis sechs Hülsen, doch haben sich fünf Hülsen für eine bestens befriedigende Agglomerierung als ausreichend
erwiesen.
Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung von Aggomerierungsdüsen nach der Erfindung, jeweils im Längsschnitt
dargestellt, und zwar zeigen
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Pig. 1 eine mit zwei Hülsen hergestellte Düse und Pig. 2 eine aus fünf Hülsen zusammengestellte Düse.
Das Gehäuse der Düse nach Fig. 1 besteht aus drei Teilen.
Der obere Gehäuseteil 1 enthält eine Kammer 2 mit einem Einlaßstutzen 3 zur Zuführung von Gas oder Dampf. Der Stutzen 3 weist
einen kreisförmigen Querschnitt auf und kann mit einem Innengewinde
zum Anschrauben der Zuführungsleitung versehen sein.
Der mittlere Gehäuseteil 4 istfaen oberen Gehäuseteil 1
eingeschraubt, ragt nach oben in die Kammer 2 tad ist mit einer
nach unten ragenden Hülse 4a versehen. Die Außenfläche dieser
Hülse ist am unteren Ende verjüngt. Am mittleren Gehäuseteil 4 ist mit Kopfschrauben 5 der dritte Gehäuseteil 6 verschraubt,
der mit einem mittleren Durchlaß die Hülse 4a umschließt und
zusammen mit dieser Hülse einen ringförmigen Durchlaß 7 begrenzt, der durch eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilt liegenden
Bohrungen 8 des mittleren Gehäuseteils 4 mit der Kammer 2 in
Verbindung steht.
Der obere Gehäuseteil 1 enthält eine rohrförmige Hülse 9> die die Kammer 2 durchragt, bis in die Hülse 4a reicht und
zusammen mit ihr einen ringförmigen Durchlaß 10 begrenzt, der
mit der Kammer 2 in Verbindung steht.
Im Betriebszustand ist die Düse im wesentlichen senkrecht über einer Trocken- oder Agglomerisationskamraer angeordnet.
Das zu agglomerierende Pulver wird z.B. am£ einem Trichter zugeführt,
aus dem es in die rohrförmige Hülse 9 niederfällt. Dampf, der vorzugsweise gesättigt und noch nicht überhitzt ist,
wird durch den Stutzen 3 in die Gehäusekammer 2 eingeleitet und
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202637a
strömt von dort in die Ringleitungen 7 und 10, in denen er mit
dem Pulver in Berührung kommt. Durch die Verjüngung am unteren Ende der Ringleitung 7 wird am Düsenauslaß eine starke Turbulenz
erzeugt, die das Zusammenbacken der Teichen begünstigt.
Im Vergleich zu einer einfachen Düse, bei der nur ein
Dampfstrahl mit einer zugeführten Pulvermenge in Berührung kommt, wird durch die Düse nach Fig.l eine wesentlich größere
Pulvermenge in der gleichen/i-gglomeriert, und zwar mit verhältnismäßig
geringem Dampfverbrauch und ohne unerwünschte
Klumpenbildung. Dies beruht darauf, daß durch die von den ringförmigen
Dampfauslassen erzeugte Turbulenz ohne wesentliche
Druckerhöhung in der Düse eine starke Zunahme der KollisionsgW
schwindigkeit zwischen den aufeinandertreffenden Peinteilchen zustandekommt. Da der Dampf die Düsen in etwa gleicher Richtung
durchströmt mbxolIx die PulverteHohen, ist die Berührungszeiü
zwischen dem Dampf und den Pu" arteHohen verhältnismäßig lang,
so daß eine sehr wirksame Benetzung zustandekommt. Ferner wird auch dadurch, daß der Dampf an mehreren hintereinander liegenden
Stellen in die Düse eingeleitet wird, eine längere Berührungszeit zwischen dem Dampf und den Pulverteilohen erreicht, wodurch
die Temperatur der Pulvertellohen erhöht und auch aus diesem Grund das Zusammenbacken der Teilchen erleichtert wird.
In der Ausführung der Agglomerisatlonsdüse nach Fig. 2 weist
das Düsengehäuse eine untere Stirnplatte 30 auf, die mit einer von einem rohrförmigen Stutzen 30a eingefaßten, mittleren
Öffnung versehen ist und zusammen mit einer oberen Abdeckplatte
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31 und einer zwischen beiden Platten verspannten, zylindrischen Wand 32 eine ringförmige Kammer 33 begrenzt. Das aus diesen
Teilen gebildete Düsengehäuse ist auf der linken Seite an eine Dampfzuführungsleitung 34, auf der anderen Seite mit
einer Leitung 35 an ein Manometer angeschlossen. Auf dem Stutzen 30a der unteren Stirnplatte 30 sitzen vier konzentrisch
ineinander liegende Hülsen 36,37138 und 391 die mit flanschartigen
Rändern 36a - 39a aufeinander sitzen. Dise Ränder sind
mit radialen Bohrungen 40 versehen, die die ringförmige Kammer 33 mit den konzentrischen Düsenauslässen 41 verbinden. Der
Plansch 36a der untersten Hülse 36 ruht auf dem rohrförmigen
Ansatz 30a der unteren Stirnplatte 30 des Düsengehäuses. Die Innenflächen der Düsen 37»38 und 39 sind an den unteren Enden
mit einer kegligen Einsenkung versehen, die in ihrer Gesamtheit eine sich nach unten erweiternde Begrenzungsfläche ergeben.
Der rohrförmige Stutzen 30a der unteren Stirnplatte 30 weist
radiale Löcher 42 auf, die die ringförmige Kammer 33 mit dem ringförmigen Durchlaß 43 zwischen der nach unten verjüngten
Innenfläche des Stutzens 30a und der außenseitigen kegligen Verjüngung der unteren Hülse 36 verbinden. Von oben her ragt
eine rohrförmige Hülse 44 in das Gehäuse, die an einem Durchlaß in der oberen Abdeckplatte 31 mit einem O-Ring ^5 abgedichtet
ist. Der untere Teil der rohrförmigen Hülse 44 bildet eine zusätzliche Düsenwand 44a, die in die Hülse 39 ragt und an
ihrem unteren Ende gleichfalls mit einer kegligen Einsenkung
iO98in/nos
der Innenfläche versehen Ist· Oberhalb des Düsengehäuses befindet sich ein Zuführungstrichter 4-6, der in die rohrförmige
Hülse 44 mündet und ein Dampfzuführungsrohr 4-7 umschließt,
das mit seinem unteren Ende bis in dieryDusenwand 44ä reicht.
Das Düsengehäuse ist mit einem Rahmen 48 über einer Trockenoder Agglomerisationskammer befestigt.
Der Abstand zwischen den konzentrisch ineinander liegenden
'lSs^iittil2,i^ss-"-Äj£EiB_..a-V«h näcb der Art des zu agglomerierenden
Materials richten. Die unterste Düsenhülse 36 kann gemäß
Fig. 2 mit ihrem verjüngten Ende aus dem Düsengehäuse hervorstehen oder gemäß Fig. 1 gegen das untere Ende des Düsengehäuses
einwärts versetzt sein. Die Austrittsöffnungen können auch bündig zueinander liegen. Die kegligen Verjüngungen an
den unteren Enden der Düsenhülsen können auch abweichende Neigungswinkel aufweisen, um unterschiedliche Dampfströmungen
und Turbulenzen zfc erzeugen.
Die Düsenhülsen können an ihren unteren Enden auch einwärts gerichtet sein. Bei dieser Anordnung hat jede Zwischenhülse
einen zylindrischen Teil, der an seinem oberen Ende mit % einem Bund ähnlich den Flanschen 36a - 39a versehen ist, am
unteren Ende aber ohne keglige Einsenkung einwärts verjüngt ist. Ifie bei,den dargestellten Anordnungen münden die ringförmigen
Durchlässe zwischen den Hülsen in eine sich nach außen erweiternde
Leitung, und der Durchlaßquerschnitt zwischen den unteren Enden der benachbarten Hülsen kann durch Einsetzen von
Abstandsringen unterschiedlicher Stärke zwischen die Hülsenwände verändert werden.
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Die Düse naoh der Erfindung kann zum Agglomerieren unterschiedlicher
Materialien benutzt werden, insbesondere für Nahrungsmittel. Sie bewährt sich vornehmlich zum Agglomerieren
von Kaffee- und Teeextrakten, ferner von pulverförralgen Gemischen
zum Herstellen von Getränkten, lile z.B. Zucker, Kakao, Milchpulver,
ferner mehlhaltige Grundstoffe zum Herstellen von Suppen, Saucen und ähnlichen Erzeugnissen enthalten.
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Claims (3)
1. Düse zum Agglomerieren von Pulver in pulverförmigen oder pulverhaltigen Erzeugnissen wie Aufgußextrakten, Grundstoffen
zur Herstellung von Getränken und dgl., gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale, daß die Düse
a) ein mit einer oberen und unteren Öffnung versehenes Gehäuse (1Λ,6 bzw. 30 - 32) aufweist, in dem sich eine mit
einem Einlaß (3 bzw.3*0 für Dampf oder Gas versehene Gehäusekammer
(2 bzw. 33) befindet} und daß ■
b) in dem Gehäuse wenigstens zwei konzentrisch angeordnete Hülsen (^a,9 bzw.36 - 39,44a) vorgesehen sind, die einen s*
nach unten und außen erweiternden Durchlaß begrenzen und so
angeordnet sind, daß sie im Bereich der unteren Gehäuseöffnung einen ersten ringförmigen Durchlaß (7 bzw.^3) bilden und
überdies mindestens einen ■■"weiten, in Abstand davon liegenden,
ringförmigen Durchlaß (10 bzw. 4-1) begrenzen, der konzentrisch
zum ersten Durchlaß angeordnet ist und ebenso wie dieser mit
der Gehäusekararaer (2 bzw.33) in. Verbindung steht. %
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenhülsen Je einen unteren rohrförmigen Teil (36 - 39) und
je einen oberen Außenflansoh (36a - 39a) aufweisen, mit diesen
Flanschen konzentrisch aufeinander sitzen und paarweise ja einen ringförmigen Durchlaß i*fl) begrenzen, der durch mindestens
einen zugeordneten, radialen Flansohdurohlaß (40) mit der
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Gehäusekammer (33) in. Verbindung steht.
3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse fünf konzentrisch aufeinander sitzende Düsenhülsen
(36 - 39, 44a) und fünf von diesen Hülsen begrenzte, ringförmige Durchlässe (4-1,4-3) enthält, die in unterschiedlichen
Abständen von der Mittelachse der Düse liegen, wobei die unteren Enden der vier oberen Düsenhülsen (37 - 39,44a) mit
inneren kegligen Einsenkungen versehen sind, die in ihrer Gesamheit
einen sich nach unten und außen erweiternden Düsendurchlaß begrenzen.
4-. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Flansch (36a) der untersten Düsenhülse (36) auf einem einwärts ragenden, stutzenartigen Ansatz (30a)
der unteren Stirnplatte (30) des Düsengehäuses sitzt, wobei dieser stutzenartige Gehäuseansatz (30a) zusammen mit der untersten
Düsenhülse (36) den ersten ringförmigen Durchlaß (4-3)
bildet, der durch mindestens einen Radialkanal (4-2) mit der
Gehäusekammer (33) in Verbindung steht.
5· Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düse mit einem konzentrisch in die Düse ragenden Zuführungsrohr (4-7) zum zusätzlichen Einleiten
von Dampf oder Gas versehen ist.
1098in/U05
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