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Verfahren zur Herstellung eines Trockenmilchpulvers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines. Trockenmilchpulvers, das in Form vom agglomeriert sprühgetrockneten. Teilchen vorliegt und vollständig löslich ist.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäss her- gestellten Produktes liegt darin, dass es, sich nach dem Einbringen in Wasser ohne Rühren rasch benetzt, selbst wenn es wesentliche Mengen an Fett enthält. Überdies entsteht aus dem wesentliche Fettmengen enthaltenden und benetzten Produkt rasch wieder Milch, und zwar nach blossem Rühren, selbst in kaltem Wasser.
Wenn auch zum mindesten ein wesentlicher Anteil der Lactose in, der Milch im Trockenmilchprodukt in Form von identifizierbaren Alphalactosehydratkristal- den vorliegt, wie in der USA-Patentschrift Nr. 2 728 678 beschrieben ist, so weist doch ein Teil des Lactosegehaltes die klebrige Glasform auf, welche die Agglomeration der einzelnen Sprühteilchen bewirkt.
Ein weiteres Ziel besteht darin ein Verfahren zu schaffen, bei welchem eine Kontrolle vorgesehen ist, um die gewünschte und verbesserte Agglomeration der einzelnen Teilchen zustande zu bringen, wobei dafür gesorgt werden kann, dass eine maximale Porosität und eine demgemässe Benetzbarkeit, sowohl als auch eine hohe Auflösungsgeschwindigkeit des fertigen Produktes erzielt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines agglomerierten Trockenmilchpulvers ist in der USA- Patentschrift Nr. 2 921857 beschrieben. Wenn auch dieses Verfahren und das daraus erhaltene Produkt erfolgreich verwendest worden sind, .so ist doch festgestellt worden, :
dass das aus dem Verfahren hervorgehende Agglomerat keine maximale Porosität und Be- netzbarkeit aufweist. Dies ist auf die Tatsache zurückzu- führen, dass die Agglomerate unmittelbar nach der Bildung während der Endtrocknungsbehandlung etwas zusammengedrückt werden, oder in anderen Worten, während der Periode, in welcher das Produkt unmittel- bar vor und während: der Endtrocknung weiter behandelt wird.
Es hat sich gezeigt, dass, ein ausgesprochen verbes- sertes Produkt hergestellt werden kann, wenn das Zusammendrücken der Agglomerate vermieden wird, wodurch eine maximale Porosität und Benetzbarkeit der Agglomerate erzielt und aufrechterhalten werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass. man Tröpfchen eines Milchkonzenr- trates, die durch Versprühen entstanden sind und Lac- toseimpfkristalle enthalten, durch eine Atmosphäre eines heissen Trocknungsgases bewegt, wobei eine Temperatur für das genannte Gas in bezug auf den Lactosegehalt des genannten Konzentrates vorgesehen ist, die den Feuchtigkeitsgehalt der genannten Tröpfchen auf 8 bis 18 Gew.- /o reduziert,
und zwar solange noch kristalline als auch nichtkristalline Lac- tose in den Teilchen vorliegen, die aus den genannten Tröpfchen entstanden sind, und dass man die Temperatur des genannten Produktes zwischen 30 und 50 hält, und dass man das Produkt bei gleichbleibender Feuchtigkeit rasch auf eine Temperatur von 55 bis 70 C ewärmt, wobei die nichtkristalline Lactose in den genannten Teilchen klebrig wird, und dass man die gen.anntsrL Teilchen durchmischt,
um benachbarte Teilchen bei der genannten erhöhten Temperatur und bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 8 bis 18 /a miteinander in Berührung zu bringen, wodurch diese untereinander zu Agglomeraten verbunden werden, die aus Teilchen bestehen, die mittels der darin enthaltenen, nichtkristallinen Lactose miteinander verklebt werden, und dass die genannten Teilchen, währenddem sie so@ nriteinan- der verbunden sind, rasch abgekühlt werden, um die Klebrigkeit aus der genannten, nichtkristallinen Lac- tose zu entfernen und die Bindungen zu verfestigen,
die die genannten Teilchen in der Form, von Agglomeraten zusammenhalten und dass man schliesslich die zusätzliche Feuchtigkeit aus den genannten Teilchen bis unterhalb 5 % entfernt, wodurch ein Trockenmilch-
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pulver entsteht, das sich aus agglomerierten Teilchen zusammensetzt.
Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich materiell von bekannten insofern, als das Hauptgewicht vielmehr auf dem kontrollierten Schmelzvorgang der glasförmigen Lactose unter Temperaturkontrolle liegt, als auf dem Feuchtigkeitsgehalt und der anschliessenden langsamen Trocknung.
Die Erfindung bewirkt demnach die Bildung von individuell sprühgetrockneten Milchteilchen, die eine genügende Menge von Lactoseimpfkristallen enthalten, um unter kontrollierten Bildungsbedingungen während der Trocknung Lactosekristalle aus einem Teil der vorliegenden Lactose zu bilden, wobei diejenige Menge Lactose im Glaszustand bleibt, welche für die Schaffung der Bindung zwischen den Teilchen benötigt wird, wenn die nachfolgende Agglomerationsbehandlung durchgeführt wird.
Die Kühlung des Produktes in der oben angegebenen Weise bewirkt ein Fixieren der in der ersten Trocknungsstufe erzielten Wirkung, nämlich die Ent fernung der Feuchtigkeit und das Hervorrufen des Kri- stallwachstumes und bereitet das Produkt somit vor für die weitere Behandlung unter nicht trocknenden Bedingungen. Es ist in diesem Stadium des Verfahrens unwichtig, ob sich Agglomerate gebildet haben oder nicht, denn die Eigenschaften des fertigen Prduktes hängen nicht von der Bildung von Agglomeraten in dieser Stufe des Verfahrens ab.
Dies ist, wie bereits oben erwähnt darauf zurückzuführen, dass im erfin- dungsgemässen Verfahren eine Agglomerserungsstufe zur Anwendung kommt.
Nach der oben erwähnten Abkühlung wird das Produkt dann einem Konditionierungsverfahren unterworfen, welches das Produkt dann für das Durchmi- schen der einzelnen Teilchen und die nachfolgende Bildung der gewünschten Agglomerate vorbereitet. Dieses Verfahren bringt eine rasche Erwärmung des Produktes auf eine Temperatur von 49 bis 71' C mit sich, und zwar unter Bedingungen, bei denen die erhitzte Atmosphäre keine spürbare Trocknung :des Produktes bewirkt.
Dies kann erfolgreich so durchgeführt werden, dass man das Produkt einem Luftstrom unterwirft, der eine kontrollierte Menge Dampf enthält, und zwar derart, dass genügend Wärme und gleichzeitig genügend Feuchtigkeit zugeführt wird, um das Austrocknen zu verhindern. In gewissen Fällen, wo Luft dazu verwendet wird, das Pulver zwischen dem Trockner und dem Konditionierungsapparat zu fördern, kann es vorkommen, dass der Feuchtigkeitsgehalt absinkt. Diese Feuchtigkeit wird allerdings dann dem Produkt durch die Dampfatmosphäre im Konditionierungsapparat zurückgegeben.
Dieser Vorgang verträgt sich jedoch durchaus mit dem erfindungsgemässen Verfahren, da während der Erwärmungsperiode für die Produktion von klebri- gen, glasförmiger Lactose keine spürbare Menge Feuchtigkeit entfernt wird. Es ist in diesem Zusammenhang von -Bedeutung, dass die Trocknung während der Konditionierungsbehandlung vermieden wird, da diese eine solche Abkühlung des Produktes mit sich bringen würde, dass die Produktion von klebriger, glasförmiger Lactose verhindert würde.
Die Erfindung sieht auch vor, dass die Teilchen durchmischt werden während der kurzen Periode, in der sich die glasförmige Lactose in klebrigem Zustande befindet, wodurch poröse Agglomerate gebildet werden. Danach wird das Produkt rasch abgekühlt, um die Bindungen zwischen den agglomerierten Teilchen zu fixieren, wobei die maximale Porosität der Agglomerate erhalten bleibt, ohne dass eine weitere Trocknung zur Fixierung dieser Bindungen nötig wäre.
Es ist daraus ersichtlich, dass das Produkt nach der Konditionierung in Form von hochporösen Agglomeraten vorliegt, wobei diese ihre ursprüngliche Eigenschaft der maximalen Porosität und Benetzbarkeit beibehalten, obschon sie immer noch einen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, der im wesentlichen gleich ist wie der, den sie aufwiesen, als sie aus dem ersten Trockner kamen.
Mit anderen Worten, die Agglomerate sind genügend verfestigt, um einer Zerstörung oder einem Zusammendrük- ken während ihrer anschliessenden Behandlung in der abschliessenden Trocknungsstufe des Verfahrens widerstehen zu können. Schliesslich wird das Produkt zu Ende getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 5 1/o oder weniger zu bringen, also in Über- einstimmung mit der Praxis in der Industrie.
Eine weitere Verfestigung oder Fixierung der Bindungen, die die Teilchen in Agglomeratform zusam- menhalten, kann während der abschliessenden Trocknung eintreten, aber in den meisten Fällen wird den Bindungen während der Abkühlungsbehandlung unmittelbar nach der Bildung der Agglomerate genügend Festigkeit verliehen.
Es ist somit möglich, dass die Bildung der Agglomerate in einer besonderen Agglome- rierungsstufe durchgeführt wird, und dass kein Gewicht auf die erste Trocknungsbehandlung zur Bildung der Agglomerate gelegt wird. Das Schmelzen der glasför- migen Lactose zur Schaffung einer genügenden Klebrigkeit wird durch Einstellen der Temperatur des Produktes während der Konditionierungsbehandlung gewährleistet, und zwar zu einer Zeit, wo keine Trocknung durchgeführt wird.
Ferner wird auch das Fixieren der Bindungen, die für die Agglomerate verantwortlich sind, durch Kühlung erreicht, und zwar wiederum zu einer Zeit, wo keine Trocknung vorgesehen ist oder durchgeführt wird. Es bestehen somit in diesem Verfahren keine konkurrenzierenden Wirkungen zwischen dem Trocknungsverfahren und der Bildung der Agglomerate.
Ein bekanntes Verfahren erlaubt eine weitgehende Kontrolle des Schüttgewichtes des agglomerierten Milchpulvers. Das Schüttgewicht geht im umgekehrten Verhältnis zur mittleren Grösse der Agglomerate und ihrer Porosität. Das bekannte Verfahren kann so gesteuert werden, dass das aus Magermilch hergestellte Produkt ohne weiteres ein Schüttgewicht im Bereich von 0,29 bis 0,45 g/ml aufweist.
Solche Produkte haben eine gute Benetzbarkeit und Dispersionsfähigkeit, aber auf Grund der verfestigten Struktur ihrer Agglomerate haben sie eine Benetzbarkeit und eine Löslichkeit in kaltem Wasser, die unter den zur Zeit vom Handel geforderten Ansprüchen liegt.
Agglomerisierte Vollmilchpulver oder ähnliche Pulver, die wesentliche Fettmengen enthalten und nach bekannten Verfahren hergestellt worden sind, zeigen im wesentlichen dieselben Merkmale über den gleichen allgemeinen Schüttgewichtbereich. Wenn Lecithin in geeigneten Mengen verwendet wird, wie in der USA- Patentschrift Nr.
3 164 473 beschrieben, dann sind die Benetzungseigenschaften eines solchen Produktes gut, wenn aber Wasser mit einer Temperatur von 4 bis 10 C oder kühler verwendet wird, dann ist die Löslichkeitsgeschwindigkeit nach der Benetzung und dem
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Eintauchen des Produktes langsamer, als dies gewünscht wird. Im weiteren benetzt sich das Produkt nicht spontan, wenn es in einer grösseren Menge auf die Oberfläche von kaltem Wasser gebracht wird und man muss rühren, damit es unter die Oberfläche des Wassers absinkt.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Serie von Stufen, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden können, wenn dieses für die Produktion von Magermilchpulver verwendet wird;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Serie von Stufen, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäs- sen Verfahrens verwendest werden kann, wenn dieses für die Produktion eines Milchproduktes verwendet wird, das Fett enthält; Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Ausführung der Verfahren gemäss Fig. 1 und 2. Die meisten der in Fig. 1 angegebenen Stufen benötigen keine weitere Erklärung.
Eine weitere Erläuterung derselben ist jedoch nützlich für das allgemeine- Verständnis des erfindungsgemässen Verfahrens und seiner Anwendung auf Magermilch.
Wenn rohe, flüssige abgerahmte Milch für die kontinuierliche Zufuhr zum Verdampfer zur Verfügung steht, .so kann diese als solche verwendet werden. Wenn nicht kann die Milch kontinuierlich zuerst einem Pasteuerisierungsapparat und dann einem Kühler für die nachherige Lagerung und spätere Verdampfung zugeführt werden. Wenn ein niedrig erhitztes Produkt erwünscht ist, wird die Hochtemperatur-Kurzzeit-Pa- steurisierung (HTST pasteurization) bevorzugt.
Im all- gemeinen wird dem Verdampfer die Milch mit einer Temperatur im Bereich von 79 bis 85 C zugeführt, und zwar mit einer Belegungsdauer von 5 bis 10 Sekunden als praktisches Minimum.
Wenn ein stärker erhitztes Produkt erwünscht wird, werden höhere Temperaturen und/oder eine längere Belegungsdauer angewandt, und zwar je nach der Eignung der entsprechen- den Verarbeitungsanlage. Bei der Verdampfung gemäss Stufe 2 von Fig. 1 kann ein leichtes Konzentrat von 25 bis 35 % Feststoffen hergestellt und danach für die Lagerung gekühlt werden,
wenn dies für die Weiterbe- handlung vorteilhaft erscheint. Unter solchen Bedingungen würde dann das gelagerte Konzentrat konti- nuierlich auf eine Temperatur von ungefähr 71 bis 93'C :
erhitzt und dem Verdampfer bei einer solchen Temperatur zugeführt, dass ein Konzentrat entsteht, das Feststoffe in der Grössenordnung von 44 bis 48 0/0 enthält. Gewöhnlich lässt sich ein Produkt mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 46 % mit befriedigender Leichtigkeit atomisieren. Schwankungen von mehreren Prozent des Feststoffgehaltes im Konzentrat während eines Verfahrensverlaufes sollten vermieden werden.
Unter Bezugnahme auf Stufe 3 gemäss Fig. 1 kann festgestellt werden, dass es vorteilhaft ist, das Produkt bei einer Temperatur von mindestens 54 C und vorzugsweise bei 71 bis 77 C zu atomisieren. Die Wahl der Temperatur hat einen gewissen Einfluss auf die Feinheit der primären Partikelgrössen und. somit wieder einen gewissen Einfluss auf das Schüttgewicht.
Um das Schüttgewicht innerhalb gewisser Grenzen zu variieren, kann es vorteilhaft sein, diese Temperatur etwas zu erniedrigen, um ein schwereres Produkt zu erhalten, oder die Temperatur etwas zu erhöhen, um ein leichte- res Produkt zu erhalten. Im allgemeinen ist es vorteilhaft eine Konzentratzufuhrtemperatur zum Atomisier- apparat in der Grössenordnung von 66 bis 74 C zu verwenden.
Bei der Atomisierung dieses Konzentrates durch Rotationsatomisiervorrichtungen ist festgestellt worden, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Atomi- siervorrichtung mit dem Durchmesser und der Art der Atomisiervorrichstung variiert wie das in der Fachwelt bekannt ist. Im allgemeinen funktionieren Atomisier- vorrichtungen von geeigneter Art mit einem Durchmesser von 30,5 cm zweckmässig am besten bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 bis 12 Tausend Umdrehungen pro Minute.
Bei Sprühköpfen von kleinerem Durchmesser wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Atomisiervorrichtung proportional in bekann- ter Weise vergrössert. Bei der Zufuhr des Konzentrates zum Astomisierapparat wird diesem gleichzeitig in dosierter Menge feinverteilte kristalline Lactose zugeführt, und zwar in der Weise, dass diese durch Ansaug- wirkung in die Atomisiervorrichtung hineingezogen wird, @d. h.
Luft wird in den Hals der Atomisiervorrich- tung hinein gezogen, die fein verteilte kristalline Lae- tose in genügender Menge mit sich zieht, um die gewünschte Impfung zu erzielen. Dabei muss dafür gesorgt werden, dass die Zufuhr der Impfkristalle rasch richtig eingestellt ist. Um dies zu tun, wird vorzugs- weise eine einstellbare Syntron-Zufuhrvorrichstung verwendet.
Im allgemeinen übersteigt die Quantität der benötigten Impfkristalle nicht 1/4 oder 1 0/0 auf Trok- kenbasis und kann erheblich weniger sein, je nach dem erforderlichen Schüttgewicht des fertigen Produktes.
Unter Bezugnahme auf die erste Trocknung nach Stufe 4 in Fig. 1 kann festgestellt werden, dass die Trocknungsoperation durch Einstellen der Einlasstern- peratur in einem begünstigten Bereich kontrolliert wird, der irgendwo zwischen 120 und 150 C liegt.
Höhere Temperaturbereiche verschaffen eine vergrösserte Produktionskapazität und es ist im allgemeinen vorteilhaft bei Temperaturen zu arbeiten, die etwas näher beim Bereich von 143 bis 149 C liegt. Gewöhnlich wird diese Temperatur, wenn sie einmal eingestellt ist, praktisch konstant gehalten und die Merkmale des Produktes, das aus dieser ersten Stufe kommt, werden durchs die gleichzeitige Kontrolle von:
a) Konzentrat- Zufuhrmenge; b) Ausmass der der Atomisiervorrich- tung zugeführten Impfkristalle, und e) die Kontrolle der den Auffangzyklonen zuströmenden sekundären Luft kontrolliert.
Die zu beobachtenden Bedingungen in bezug auf die Produktmerkmale bei dieser Stufe und bei Anwendung auf nicht fette Trockenmilchprodukte umfassen die Temperatur, den Feuchtigkeitsgehalt, sdas makro- skopische und das mikroskopische Aussehen. Der be- vorzugte Feuchtigkeitsbereich ist in der Grössenordnung von 8 bis 18 0/0.
Das bevorzugte makroskopische Aussehen ist ein solches, das an Trockenheit oder Sandig- keit grenzt, mit einer möglichen Koexistenz eines Bruchteiles des Produktes, das sichtbar agglomeriert ist. Das gewünschte mikroskopische Aussehen ist ein sol- clhes,
bei welchem ein bemerkenswertes Auftreten der Kristallisation unter polarisiertem Licht bei hundertfacher Vergrösserung erkennbar ist und bei welchem die äusserlich erkennbare Kristallisation nur in einem Bruchteil der Teilchen in einem gegebenen mikroskopi- schen Feld auftritt. Unter dem Mikroskop können die Teilchen gleichzeitig in Form von Anhäufungen auftreten, die aus Primärteilchen bestehen, die eine sphärische
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Form aufweist. Die Anhäufungen selbst haben selbstverständlich eine willkürliche Form.
Wenn das Produkt die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist, ist es fähig grosse und poröse Agglomerate zu bilden, wenn es mit kräftigen Bewegungen unter Bedingungen, die keine Trocknung erlauben erwärmt wird. Das der obigen Beschreibung entsprechende Produkt ist im Idealzustand, um kontinuierlich gemäss der oben beschriebenen Konditionierungsstufe weiterbehandelt zu werden.
Die Konditionierungsstufe 5 gemäss Fig. 1 kann auf alternierende Arten durchgeführt werden. Es kann ein Mittel vorgesehen werden, um das oben beschriebene Produkt in einem Luftstrom zu bewegen und dann unter rascher Bewegung im Einlass-Luftstrom, kann das Produkt der Wärmeeinwirkung unterworfen werden, die seine Temperatur auf einen Bereich von ungefähr 49 bs 71' C bringt. Die zur Erwärmung des Produktes notwendige Wärme kann mittels Dampf bei einem Druck von 1,75 bis 7,0 kg/cm= zugeführt werden, und zwar in der Richtung des Produktstromes im Zentrum der Förderleitung.
Der Durchmesser der För- derleitung ist nicht notwendigerweise gross und kann beispielsweise 15 bis 30 cm betragen. Bei der Ausführungsform, bei welcher Dampf verwendet wird, findet ein messbarer Zuwachs des Feuchtigkeitsgehaltes des Produktes nach dem Verlassen der Konditionierungs- vorrichtung statt. Um beste Ergebnisse zu erzielen, ist es wünschenswert den Dampfstrahl innerhalb etwa 30 cm bis 1 m des Produktauffangzyklones anzuordnen, in welchem das konditionierte Produkt vom Fördergas abgetrennt wird.
Wenn das Produkt aus dem Zyklon fällt, kann es unmittelbar in eine oder mehrere Schütteltrockner gelangen. Diese Schütteltrockner reduzieren den Feuchtigkeitsgehalt des Produktes auf das gewünschte Endni- veau.
Danach kann das Produkt gewünschtenfalls seJek- tiv gesiebt werden, um ein fertiges Milchpulver des bevorzugten Schüttgewichtes zu ergeben., welches im vorliegenden Falle zwischen 0,20 und 0,30 g/cm3 liegen kann.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung muss festgestellt werden, dass auch hier die meisten Stufen ohne weiteres verständlich sind. Jedoch kann eine kurze Erläuterung nützlich sein.
A11 die Stufen des Verfahrens, die sich auf die Behandlung von fetthaltiger Milch beziehen und den aufgezählten Stufen entsprechen, können in derselben Weise durchgeführt werden wie oben im Zusammenhang mit der Erklärung des Verfahrens gemäss Fig. 1 in bezug auf nicht fette Milch beschrieben worden ist. Beim Verfahren, wie es für fetthaltige Milch verwendet wird, kommt eine zusätzliche Behandlung dazu, welche die geeignete Zuführung von Lecithin betrifft.
Die Lecithinzugabe kann als ein Teil der Stufe 3 ausgeführt werden, wie das in Fig. 2 angegeben ist, und zwar derart, wie dies in der USA-Patentschrift Nr. 3 126 289 beschrieben ist. Das Lecithin kann auch in der Weise zugegeben werden, wie dies in der USA-Patentschrift Nr. 3 164 473 beschrieben ist oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise.
Der in Fig. 3 dargestellte Apparat, welcher insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen ist, weist folgende Merkmale auf: Der besondere Sprühtrockner 21 besteht aus einer Kammer 22, dessen oberer Teil mit heisser Trocknungs- luft versehen ist, die durch die Leitung 23 und die Auffüllkammer 24 und von da nach abwärts durch die Austrittsöffnung 32 strömt.
Ein Zentrifugalsprühkopf 27 ist im Oberteil der Kammer angeordnet und er wird mit flüssigem Konzentrat versehen, wie dies durch die Leitung 28 angedeutet ist Die Leitung 29 reprä- sentlert die Zufuhr der Lactosekristalle direkt in den Sprühkopf. Zusätzliche Luft kann durch die Leitung 25 und die Auffüllkamme.r 26 in die Kammer 22 gelangen, wie dies in der Schweizer Patentschrift Nr. 369 071 beschrieben ist.
Die Leitung 34 ist mit dem unteren Ende der Trocknungskammer verbunden und führt das Material zu einem oder mehreren Zyklon- abscheidern 36, 37.
Die konisch geformten Wände der Kammer 22 werden zyklisch durch Luftstrahlen aus der Leitung 38 bestrichen. Die Leitung wird durch geeignete Lager 39 und 41 getragen und ist mit geeigneten Mitteln verbunden, wodurch sie kontinuierlich mit gewünschter Geschwindigkeit rotiert. Die Leitung ist mit Öffnungen oder Schlitzen (nicht gezeigt) versehen, durch welche Luft entweicht, welche strahlförmig gegen die inneren Oberflächen der Kammerwände aufprallt. Für einen im folgenden zu erläuternden Zweck kann eine Leitung 42 mit der Trocknungskammer verbunden werden.
Die Zyklone 36 und 37 werden mit Sekundärluft 40 versehen und geben das feuchte, verteilte Material an einen geeigneten Förderer 43 weiter, welcher die Form eines endlosen Bandes haben kann. Das Material wird dann einem sich bewegenden Luftstrom übergeben, wie dies durch den Einfüllstutzen 44, die Rohrleitung 46 und das Gebläse 47 angedeutet ist. Das Material wird dann kontinuierlich durch den Konditionie- rungsapparat 48 geführt und von da einem oder mehreren Abscheidezyklonen 50 zugeführt. Die Zyklone geben das abgeschiedene Material an geeignete Trock- nungsmittel ab, um die überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen. Dies geschieht z.
B. durch mehrere Lufttrocknungsstufen 51, 52 und 53, die in Serie geschaltet sind. Die Linien 54, 55 und 56 stellen kontinuierliche Zufuhren von heisser Trocknungsluft an die Trock- nungsstufen dar, und die Linie 57 stellt eine pneumatische Förderleitung dar, die von den Trocknungsstufen ausgeht und durch das Gebläse 58 zur Trocknungs- kammer 21 über die Leitung 42 zurückführt.
Die besondere Konditionierungsapparatur, wie sie etwas vergrössert in Fig. 3 gezeichnet ist, ist folgendermassen gestaltet: Ein Zufuhrmittel dient dazu, das feuchte, zerteilte Material kontinuierlich durch eine Beha#ndlngszone zu führen, die allgemein mit 60 bezeichnet ist. Die Zufuhr .mittel umfassen die Zufuhrlei- tung 61 und die Wegführleitung 62. Angrenzend an das offene Ende der Leitung 61 ist eine Dampfdüse 63 angeordnet, die mit der Leitung 64 verbunden ist und welche dazu verwendet wird, um eine warme, feuchte Atmosphäre in der Behandlungszone 60 aufrechtzuerhalten.
Im allgemeinen ist die Leitung 64 mit einer Quelle für gesättigten Dampf mit einem überatmosphärischen Druck verbunden.
Das innere offene Ende der Leitung 61 ist durch ein diese Leitung umfassendes Geb_lde 65 umgeben, welches über die Leitung 66 und das Gebläse 67 mit der Atmosphäre verbunden ist und welches dazu dient eine kontrollierte Menge atmosphärischer Luft in die Behandlungszone 60 einzuführen, und zwar durch den ringförm#gen Raum 68, der das Ende der Leitung 61 umgibt. Die Letu:ng 62 wird durch einen Abschnitt 69
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unterbrochen, welcher aus flexiblem Material, vorzugs- weise aus gewobenem Tuch wie Leinwand besteht.
Die Trocknungsstufe, wie sie zur Entfernung von überschüssiger Feuchtigkeit verwendet wird, kann von jeder geeigneten Art sein. Kurz gesagt, jede Stufe kann z. B. ein Sieb (nicht gezeichnet) verwenden, das mit kleinen Perforationen versehen ist und welches vibrieret, um zu bewirken, dass das Material sich vom Zufahrende zum Wegfuhmende bewegt. Die Vibration kann auch eine vertikale Bewegung umfassen, um das Material in einer losen Arbeitsschicht zu halten.
In Verbindung mit der Vibrationseinwirkung kann warme Trocknungsluft von untendurch das Sieb geführt werden, die dann die Pulverschicht passiert und durch die obere Abfuhrleitung ausströmt. Die Anzahl und die Grösse der Öffnungen im Sieb können in bezug auf den Luftdurchfluss so gewählt werden, dass sich das Produkt bei der Bewegung entlang dem Sieb in einem aufgewirbelten Zustande befindet und so eine Schicht bil- det,
die mehrmals dicker ist als die Dicke der norma- lerweise unbewegten Schicht. Das Produkt kann. so dem Sieb entlang geführt werden und wird zum mindesten teilweise durch ein damit vermischtes Luftkissen getragen.
Dies ergibt eine Trocknungseinwirkung ohne eine raute Behandlung, die sonst die gewünschten Agglomerate zerstossen oder zerbrechen könnte. Wie oben bereits angedeutet, kann die kleine Menge an relativ feinkörnigem Pulver vom Trockner mit dem Trocknungsluftstrom über das Gebläse 58 wieder in das Verfahren, d. h. in die Trocknungskammer 21 zurückgeführt werden.
Innerhalb der Trocknungskammer 21 werden die Trocknungsbedingungen kontrolliert ud aufrechterhal- ten, wodurch das Material, das die Auslassleitung 34 durchläuft den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt auf- weist. In der Praxis ist gefunden worden,
dass dieser Feuchtigkeitsgehalt in der Grössenordnung von unge- fähr 8 bis 18 % liegen kann. Die Geschwindigkeit, mit welcher das. Abstreifrohr 28 rotiert,
kann je nach der Apparatur und nach dem zu verarbeitenden Material variieren. Im allgemeinen Jedoch sollte die Rotations- geschwindigkeit und der Druck der durch die Leitung 38 zugeführten Luft genügend sein, um die inneren Oberflächen der Wände im wesentlichen sauber zu halten.
Mit anderen Worten. sollte der Luftstreifer im wesentlichen alle die angesammelten Materialschichten entfernen. Auf diese Weise wird ein Materialrückstand innerhalb der Trocknungskammer für übermässig lange Zeitperioden verhindert.
Der Konditionierungsapparat 48 sollte mit genügendem Heisswasserdampf versehen werden, um die Oberflächen der feuchten Teilchen zu erwärmen, und somit klebrig zu machen, wodurch sie nach gegenseitiger Berührung in der Form von festen, feuchten, porösen Agglomeraten zusammenkleben.
Beispiel 1 Das beschriebene Verfahren wurde im wesentlichen unter Verwendung einer Apparatur gemäss Fig. 3 durchgeführt. Vollmilch wurde durch Vakuumeindamp- fung auf einen Feststoffgehalt von 46 0/0 konzentriert, auf 70 C erhitzt und durch den Zentiüfugalsprühkopf 27 mit einer Geschwindigkeit von 3450 kg/Stunde gepumpt.
Der Trocknungskammer 21 wurde durch die Leitung 23 Trocknun.gsluft mit einer Temperatur von 1431 C und durch die Leiturig 25 mit einer Temperatur von 1211 C zugeführt. Das totale Volumen der somit zugeführten Trocknungsluft betrug 850 m@/Mnute. Ein handelsübliches Sojalecithin, wie es durch W.
A. Cleary Co. hergestellt wird, wurde direkt dem Sprühkopf durch die Zufuhrleitung 28 in einem Aus- mass von ungefähr 0,8 0/0 zugeführt, wodurch im getrockneten Endprodukt ein Lecithingehalt von unge- fähr 0,5 % entsteht. Feingemahlene Lactose (mit einer Feinheit von bis zu 44 ,um) wurde dem Sprühkopf :durch die Zufuhrleitung 29 in einem Ausmass von ungefähr 10g/Min. zugeführt.
Der Luftabstreifer 28 wurde mit ungefähr einer Umdrehung pro Minute rotieren gelassen. Den Auffangzyklonen 36 und 37 wurde durch die Leitung Kühlluft in einem Ausmass von ungefähr 142 cm3/Min. und mit einer Temperatur von 29 C zugeführt. Unter diesen Bedingungen hatte die aus der Trocknungskammer 22 durch die Leitung 34 entweichende Luft eine Temperatur von 54 C.
Das aus den Zyklonen 36 und 37 gelangende Produkt hatte :einen Feuchtigkeitsgehalt von 12,8 % und eine Temp@e- ratur von 32 C. Das Produkt wurde dann der Kondi- tionierungsapparatur mittels eines Bandes 43 zugeführt und die Luftzufuhrleitung 46, die mit einem Ventilator 47 versehen ist wurde mit Raumluft in einem Ausmass von 85 m3/Min. versehen.
Die Konditionierungsappa- ratur wurde mit gesättigtem Dampf durch ein Rohr 64 mit einem Durchmesser von 1,27 cm und einem Druck von 6,3 kg/cm2 und ungefähr 42,5 ms/Min. Luft von 16 C mittels eines Ventilators 67 und: einer Leitung 66 versehen. Innerhalb der Behandlungszone 60 hatte das Produkt eine Temperatur von 57 C und einen Feuchtigkeitsgehalt von 12,8 0/0.
Das Produkt wurde dann mittels des Zyklons 50 vom Luftstrom abgeschieden und durch Gravitätseinwirkung dem Schalentrock- nungssystem zugeführt. Das sich in die Schalentrockner ergiessende Produkt hatte eine Temperatur von 42 C und setzte sich aus feuchten, porösen Agglomeraten der individuellen Teilchen zusammen, die eine wesentliche Kristallisation der Lactose zeigten, wie durch nükroskopische Bestimmung unter polarisiertem Licht festgestellt werden konnte.
Die den Schalentrocknern zugeführte Luft hatte eine Temperatur von ungefähr l16 C, welche dazu diente den Feuchtigkeitsgehalt der Agglomerate auf ungefähr 2 0/0 zu senken. Das Endprodukt war in Form von starken Agglomeraten, wobei die Grösse der Teilchen derart war, dass der Grossteil des Materials auf .einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm liegen blieb, aber ein solches mit einer lichten Maschenweite von 1 mm passierte.
Das, Schüttgewicht des Endproduktes war 0,26 g/cm3. Das Produkt wurde auf seine Benetzbarkeit geprüft, indem man 30 g desselben auf die Oberfläche von 210 cm' Wasser gab, das eine Temperatur von 22 C aufwies und in einem 600 cm' Becherglas enthal- te' war.
Es wurde die Zeit festgehalten, die das Produkt benötigte, um sich gänzlich zu benetzen und spontan unter die Oberfläche des Wassers abzusinken. Es wurde gefunden,
dass eine Benetzungszeit von ungefähr 30 Sekun- den für dieses. Produkt charakteristisch ist. Nach dem Absinken unter die Oberfläche des Wassers ohne Bewegung wunde das Wasser mit einem gewöhnlichen Löffel gerührt, um die sich auflösenden Milchteilchen gänzlich zu dispergieren. Unmittelbar danach wurde festgestellt,
dass das rekonstituierte Produkt im wesentlichen von frischer Vollmilch in bezug auf Schmackhaf tigkcit, Aussehen und Stabilität nicht unterscheidbar war.
Der Löslichkeitsindex des Endproduktes war 0,1 emg.
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Beispiel 2 Dieses Beispiel betrifft die Herstellung von nicht fetter Trockenmilch und ist in den meisten Belangen ähnlich wie Beispiel 1 mit der Ausnahme der im folgenden erwähnten Einzelheiten. Flüssige Magermilch wurde durch Vakuumeindampfung auf einen Feststoff- gehalt von 47 070 eingeengt, auf 71 C erhitzt und durch einen Zentrifugalsprühkopf 27 mit einer Ge- schwindigkeit von 3l00 kg/Stunde gepumpt.
Der Trocknungskammer 21 wurde durch die Leitung 23 Luft mit einer Temperatur von 149 C und durch die Leitung 25 mit einer Temperatur von 121' C zugeführt. Das Totalvolumen der zugeführten Trocknungs- luft betrug somit 850 m3/Min. Impflactose mit einer Korngrösse von bis zu 44 jrm Durchmesser wurde dem Sprühkopf durch die Zufuhrleitung 29 in einem Aus- mass von ungefähr 15 giMin. zugeführt. Der Luftabstreifer 28 wurde ungefähr mit einer Umdrehung pro Minute betätigt.
Den Auffangzyklonen 36 und 37 wurde durch die Leitung 40 Kühlluft in einem Aus- mass von ungefähr 142 m3; Min. mit einer Temperatur von 29 C zugeführt. Unter diesen Bedingungen hatte die der Trocknungskammer 22 durch die Leitung 34 entströmende Luft eine Temperatur von 53 C. Das aus den Zyklonen 36 und 37 gelangende Produkt hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von 13,5 0./o und eine Temperatur von 33 C.
Das Produkt wurde der Konditionie- rungstemperatur mittels eines Bandes 43 zugeführt und der Luftzufuhrleitung 46, die mit einem Ventilator 47 versehen ist, wurde Raumluft in einem Ausmass von 85 m3/Min. zugeführt. Im vorliegenden Falle setzte sich der Konditionierungsapparat aus einem Dampfrohr von einem Durchmesser von 1,3 cm und einem Rohr 62 zusammen, wobei die Dampfleitung axial in der letzteren angeordnet war, und zwar ungefähr 1,8 m vom Eintrittspunkt in den Zyklon 50 entfernt.
Der Kondi- tionierungsapparatur wurde gesättigter Dampf mit einem Druck von 5,6 kg'cm2 zugeführt. Unmittelbar vor dem Eintritt in den Zyklon 50 hatte das Produkt eine Temperatur von 60 C und einen Feuchtigkeitsgehalt von 13,4 0/0.
Danach gelangte das Produkt durch Gravitätseinwirkung zu dem Schalentrocknungssystem. Das sich in den Schalentrockner 51 entleerende Produkt hatte eine Temperatur von 49 C und bestand aus feuchten, porösen Aggregaten, wobei die individuellen Teilchen derselben eine wesentliche Kristallisation der Lactose zeigten, wie durch mikroskopische Prüfung unter polarisiertem Licht festgestellt werden konnte. Die den Schalentrockner zugeführte Luft hatte eine Temperatur von ungefähr 120 C,
welche dazu diente den Feuchtigkeitsgehalt der Agglomerate auf ungefähr 3,5 % zu senken. Das Endprodukt war in Form von Agglomeration mit einer solchen Grösse, dass der Gross- teil des Materials auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm zurückblieb, aber ein solches mit einer lichten Maschenweite von 1 nun passierte.
Das Endprodukt hatte ein Schüttgewicht von 0,24 g/cm3. Das Produkt wurde in bezug auf seine Benetzbarkeit untersucht, indem man 30 g desselben auf die Oberfläche von 320 cm' Wasser von einer Temperatur von 22 C brachte, das sich in einem 600 cm'-Becherglas befand. Man notierte die für die gänzliche Benetzung und das spontane Absinken unter die Oberfläche des Wassers benötigte Zeit. Es ist fest- gestellt worden, dass eine Benetzungszeit von ungefähr 10 Sekunden für dieses Produkt charakteristisch ist.
Nach dem Absinken unter die Oberfläche des Wassers ohne Bewegung wurde das Wasser mit einem gewöhnlichen Löffel gerührt, um die sich auflösenden Milchteilchen gänzlich zu dispergieren. Unmittelbar danach wurde festgestellt, dass das rekonstituierte Produkt im wesentlichen von frischer marktgängiger Magermilch in bezug auf die Schmackhaftigkeit, das Aussehen und die Stabilität nicht unterscheidbar ist. Der Löslichkeitsindex des Endproduktes betrug 0,08 cm'. Beispiel 3 Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines teilentfetteten Milchproduktes.
Flüssige Magermilch wurde mit Rahm standardisiert, um ein fertiges Trok- kenmilchprodukt mit ungefähr 14 % Fettgehalt zu er- zielen, was auf der Basis von flüssiger Milch äquiva- lent ist einem ungefähr 1,
75 % flüssigen Milchprodukt. Dieses Material wurde durch Vakuumeindampfung bis zu einem Feststoffgehalt von 46,5 % eingeengt, auf 68 C erhitzt und durch einen Zentrifugalsprühkopf 27 mit einer Geschwindigkeit von 3040 kg/Stunde gepumpt. Der Trocknungskammer 21 wurde durch die Leitung 23 Trocknungsluft mit einer Temperatur von 146 C und durch die Leitung 25 mit einer Temperatur von 107 C zugeführt. Das totale Luftvolumen betrug 850 m3/ Min.
Ein handelsübliches Sojalecithin, wie es durch W. A. Cleary Company hergestellt wird, wurde direkt dem Sprühkopf durch die Zufuhrleitung 28 in einem Ausmass von ungefähr 200 g/Min. zuge- führt. Dem Sprühkopf wurde ferner durch die Zufuhrleitung 29 Impflactose in einem Ausmass von ungefähr 5 g/Min. zugeführt. Der Luftabstreifer 28 wurde mit ungefähr einer Umdrehung pro Minute betätigt.
Den Auffangzyklonen 36 und 37 wurde durch die Leitung 40 von ungefähr 140 m3/Min. Kühlluft mit einer Temperatur von 28 C zugeführt. Unter diesen Bedingungen hatte die aus der Trockenkammer 22 durch die Leitung 34 ausströmende Luft eine Temperatur von 53 C. Das aus den Zyklonen 36 und 37 gelangende Produkt hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von 13 % und eine Temperatur von 32 C.
Das Produkt wurde dann in den in Beispiel 1 beschriebenen Konditionierungsap- parat übergeführt. Der Konditionierungsapparat wurde mit gesättigtem Dampf bei einem Druck von 6 kg/cm= versehen.
Innerhalb der Behandlungszone hatte das Produkt eine Temperatur von 59 C und einen Feuchtigkeitsgehalt von 13,2 0lo. Nach der Abscheidung vom Luftstrom mittels des Zyklones 50 hatte das Produkt eine Temperatur von 46 C ud setzte sich aus feuchten porösen Agglomeraten zusammen, deren individuelle Teilchen eine wesentliche Kristallisation der Lactose zeigten, wie durch eine mikroskopische Unersuchung unter polarisiertem Licht festgestellt werden konnte.
Die dem Schalentrocknungssystem zugeführte Luft hatte eine Temperatur von 118 C und diente dazu die feuchten, porösen Agglomerate auf einen Feuchtigkeits- gehalt von ungefähr 2,1 % zu trocknen. Das Endprodukt war in Form von festen Agglomeraten, die eine solche Grösse aufwiesen, dass der Grossteil des Materials auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm verblieb,
währenddem er ein solches mit einer lichten Maschenweite von 1 mm passierte. Das Schüttgewicht des Endproduktes war 0,25 g/cm3. Das Produkt wurde auf seine Benetzbarkeit hin geprüft, indem man 30 g desselben auf die Oberfläche von 265 cm3 Wasser mit einer Temperatur von 22 C gab, das in einem Becherglas von 600 cm3 enthalten war. Man notierte die für die gänzliche Benetzung und das
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spontane Absinken unter die Wasseroberfläche benötigte Zeit.
Eine Benetzungszelt von ungefähr 15 bis 20 Sekunden ist charakteristisch für dieses Produkt. Nachdem man das Produkt ohne Bewegung hatte unter die Wasserobexfläche absinken lassen, wurde das Wasser mit einem gewöhnlichen Löffel gerührt, um die sich auflösenden Milchteilchen gänzlich zu dispergieren. Unmittelbar danach wunde festgestellt,
dass das rekon stituierte Produkt im wesentlichen vom original flüssigen Milchprodukt vor der Eindampfung und dem Trocknen nicht unterscheidbar war. Der Löslichkeits- index des Endproduktes war 0,1 ml.