DE1943862A1

DE1943862A1 - Verfahren zur Erzeugung von Granulatkoernern sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE1943862A1
Application number: DE19691943862
Authority: DE
Inventors: Naoyoshi Ashizawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-09
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1970-03-19
Also published as: JPS4949299B1; GB1289996A; DE1943862B2

Description

DIPL.-ING. KLAUS NE-UBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

•Düsseldorf, 28. Aug. 1969 43-64,780
6981

Naoyoshi Ashizawa
Tokio, Japan

Verfahren zur Erzeugung von Granulatkörnern sowie Vorrichtung zur Durchführung ' ' ~ eines solchen Verfahrens f

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Granulatkörnern aus Pulverteilchen, das sich insbesondere zur Herstellung von pulverförmigen Lebensmitteln, pharmazeutischen Artikeln sowie industriellen chemischen Produkten in Granulatform eignet, sowie eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

I Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Granulatkörnerη mit möglichst gleichförmiger „ Granulatstruktur, das nur eine geringe, einstellbare Menge an ' granulierendem Bindemittel erfordert und somit eine große Wirtschaftlichkeit besitzt, gleichzeitig aber eine hohe Qualität gewährleistet. Darüber hinaus soll es damit möglich sein, die Trocknung der Granulatkörner nach der Verkittung der Pulverte!lchen in wirtschaftlicher Form ohne Zeitverlust unmittelbar im Anschluß' an den eigentlichen Granuliervorgang durchzuführen. Ferner sollen sich die Behandlungsparameter leicht ändern lassen und das Verfahren damit mühelos an die für das jeweils zu behandelnde Gut maßgeblichen Bedingungen angepaßt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Erzeugung von Granulatkörnern aus Pulverteilchen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen in einer abgeschirmten Atmo*;¹

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Telefon (0211) 32 08 68 Telegramme Cuetopat

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Sphäre mittels eines Gases fortlaufend spiralförmig auf- und abbewegt, dabei mit einem granulierenden Bindemittel beaufschlagt und damit zu Granulatkörpern verbunden werden.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, mit einer zylindrischen Kammer, erfindungsgemäß dadurch, daß die zylindrische Kammer in ihrem oberen Bereich mit einem Gasauslaß und einem Zuführrohr für die Beschickung der Kammer mit den Pulverteilchen und in ihrem unteren Bereich mit einer Mehrzahl ringförmig angeordneter, geneigt aufwärtsgerichteter Gasaustrittsdüsen, ferner mit einer in das Innere der Kammer ausmündenden Zuführleitung für die bedarfsweise Einspeisung des Granuliermittels versehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung; und

Fig..2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Linie 2-2, in der mit den Pfeilen angedeuteten Richtung gesehen.

Im einzelnen weist die mit Fig. 1 veranschaulichte Behandlungseinrichtung nach der Erfindung eine zylindrische Behandlungskammer 2 auf, der über eine Speiseleitung 1 unter Druck stehendes Gas zugeführt werden kann, mit dessen Hilfe die zu granulierenden Pulverteilchen innerhalb der Kammer 2 in Bewegung gehalten werden können. Normalerweise kommt dafür Luft in Frage, jedoch können je nach der Beschaffenheit der Pulverteilchen andere Gase wie unter Druck stehendes Kohlendioxid, Stickstoff o. dgl. eingesetzt werden, Vor seiner Einleitung in die Kammer 2 wird das Gas zunächst soweit erhitzt bzw. abgekühlt und getrocknet, daß es sich im günstigsten Zustand für die Einwirkung auf die Ausgangsteilchen befindet. Mittels eines Gasstrom-Regelventils 3 läßt der

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Gasstrom sich so einstellen, daß sich entsprechend der Dichte, GrOBe₁ Eigenschaft, Menge und der Beschaffenheit des granulierenden Bindemittels sowie der Größe, der Form und der Eigenschaften der Granulatkörner optimale Bedingungen ergeben. An einer Ringleitung 5, die über ein Verbindungsstück 6 an die Speiseleitung ? angeschlossen ist, sind einstellbar Düsen 4 befestigt. Die Achsen der Düsen 4 verlaufen parallel zu der Wandung des kegelförmigen Bodens 7 und schließen dabei mit der Horizontalen einen Winkel ein, der zwischen 15 und 65° einstellbar ist. Beim Austritt des Gases aus den Düsen 4 werden die in der Kammer 2 befindlichen Pulverteliehen gegen die Kammerwand geschleudert und steigen dann spiralförmig längs dieser zylindrischen Wandung mit nach oben hin abnehmender Geschwindigkeit auf, um dann in Höhe einer Umkehrstelle 10 durch Schwerkraftwirkung durch das Zentrum der Kammer 2 abwärts zu sinken. Das unter Druck stehende Gas kann durch einen am oberen Ende der Kammer 2 befindlichen Auslaß 8 entweichen und dann über ein geeignetes Filter zu dem Kompressor zurückkehren oder aber einfach in die Atmosphäre gelangen.

Zu Granulatkörnern zusammengekittete Pulverteilchen oder Pulverpartikel verlassen den Gasstrom an seinem der Umkehrstelle 10 entsprechenden oberen Ende und fallen dann durch das Zentrum

der Kammer 2 abwärts; wenn das granulierte Material sich dem Boden nähert, wird es von den dort befindlichen, unter Druck stehenden Gasstrahlen wieder aufwärts geschleudert. Mit Linien 9 ist die spiralförmige Aufwärtsbewegung der Granulatkörper angedeutet .

Die zu granulierenden Pulverteilchen werden über ein Zuführrohr

11 in die Kammer 2 eingeleitet, wobei die Menge durch ein Ventil

12 eingestellt werden kann.

Eine Zuführleitung 13 ist an ihrem einen Ende mit einer unter Druck stehenden Quelle für das Granuliermittel verbunden. An ihrem anderen Ende geht die Zuführleitung 13 etwa im Zentrum der Kammer 2 in eine Austrittsdüse 15 über. Die Menge des zugeführten Granuliermittels wird durch ein Regelventil 14 bestimmt. Das Gra-

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nuliermittel dient normalerweise dazu, die Pulverpartikel mit- ·.-. einander zu verbinden und wird entsprechend der Beschaffenheit ,'.? der Partikel gewählt. Sofern die Partikel wasserlöslich und die gelösten Anteile dann klebrig sind, wie das etwa für Dextrose *' (Glucose) oder Lactose gilt, kann als Granuliermittel Wasser verwendet werden, entsprechend der Beschaffenheit der Pulver- * teilchen werden ebenso pastenförmige Stoffe, Pulver, Gase und flüchtige Lösungsmittel verwendet. Die mit Hilfe des Regelventils

14 einstellbare Menge des Granuliermittels hängt von der Größe, den Eigenschaften und der Menge der Partikel sowie der Granulierzeit ab. Sobald die Pulverpartikel mit dem Granuliermittel versehen worden sind, wird das Ventil 14 geschlossen und kein weiteres Granuliermittel mehr in die Kammer gefördert·

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt die Austrittedüse [

15 oberhalb der Umkehrstelle 10, so daß das Granuliermittel in Abwärtsrichtung austritt, jedoch kann die Zuführleitung 13 mit der Austrittsdüse 15 im Verhältnis zu der zylindrischen Behandlungskammer 2 tiefer in den abwärtsgerichteten Granulatstrom gelegt und dann so angeordnet werden, daß das Granuliermittel entweder ^! in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung abgegeben wird.

Der kegelförmige Boden 7 geht an seinem unteren Ende in ein Aus- ! laßrohr 16 mit einem Auslaßventil 17 über. Dort können die Granulatkörner, nachdem sie infolge der spiralförmigen Auf- und Abbewegung innerhalb der zylindrischen Behändlungskämmer 2 die gewünschte Gestalt (Textur) angenommen haben, bei Bedarf abgefüllt werden.

Druck und Menge des unter Druck stehenden, durch die Düsen 4 austretenden Gases beeinflussen den Aufbau sowie die Eigenschaften der Granulatkörper und hängen außerdem von der Menge der beteiligten Pulverpartikel ab. Entsprechend einem praktischen Beispiel sollen für eine Füllung mit einem Gewicht von 100 kg der Gasdruck

etwa 300 - 1500 mm WS und das Gasvolumen 3-15 m /kin betragen, r d.h., Druck und Volumen des Gases müssen ausreichen, um die Pul- ' verteilchen spiralförmig aufwärtsströmen und anschließend wieder, absinken zu lassen. ,

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Der Granuliervorgang kann in die folgenden Schritte 1-4 unter-', teilt, werden:

.- (1) In einem mit A bezeichneten Sprühbereich verbindet sich das eingesprühte Granuliermittel mit den zu granulierenden Pulverteilchen;

(2) in einem mit B bezeichneten, im Zuge der Abwärtsströmung liegenden Bereich beginnt das an der Oberfläche der Partikel anhaftende Granuliermittel, die Partikel miteinander zu vereinigen ;

(3) in einem mit C bezeichneten, am unteren Ende der Abwärtsströraung liegenden Mischbereich vereinigen sich die Pulverteilchen mit maximaler Intensität, so daß sie dort auch die größte Dichte annehmen; und

(4) in einem mit D bezeichneten Ansaugbereich werden die Pulverteilchen in den Gasstrom gerissen und spiralförmig aufwärtsbewegt .

Ein wesentlicher Faktor besteht darin, daß durch die spiralförmige Aufwärtsströmung Zentrifugalkräfte hervorgerufen werden,.die dann auf die Pulverteilchen einwirken und diese zu der Wandung der Kammer 2 zu drängen versuchen. Die Strömungskraft des aufwärtsgerichteten Gasstromes wirkt den beim Auftreffen der Teilchen auf die Zylinderwandung auftretenden Reibungskräften entgegen, so daß den Teilchen bei ihrem spiralförmigen Aufsteigen eine taumelnde Bewegung erteilt wird. Die sich beim Absinken in dem Zwischenbereich B und dem Mischbereich C traubenförmig zusaamenschließen-.den Pulverteilchen werden bei der spiralförmigen, taumelnden Aufwärtsbewegung in dem Ansaugbereich D allmählich in kugelförmige Granulatkörner umgewandelt. Die gesamte Pulverteilchen-Füllung wandert somit fortlaufend durch den Sprühbereich A, den Zwischen- , . bereich B, den Mischbereich C sowie den Ansaugbereioh D, bis die Partikel als kugelförmige Granulatkörner zusammenhängen.

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Kugelförmige Granulatkörner, die ein verhältnismäßig hohes spezifisches Gewicht und eine niedrige Löslichkeit besitzen, erfordern für die Düsen einen Winkel mit kleiner Neigung in Aufwärtsrichtung, so daß es zu einer längeren Verweilzeit in dem Ansaugbereich D kommt, injdem den Pulver teilchen die spiralförmige Taumelbewegung verliehen wird.

Traubenförmige Granulatkörper mit niedrigem spezifischem Gewicht und hoher Löslichkeit erfordern für die Düsen einen Winkel großer Neigung in Aufwärtsrichtung, so daß sich eine kurze Verweilzeit für den Ansaugbereich D ergibt, wo die Teilchen der spiralförmigen Taumelbewegung ausgesetzt werden.

Ss besteht die Möglichkeit, die Größe der Granulatkörper durch Einstellung der Menge an aufgesprühtem Granuliermittel, der Dauer der Sprühzeit, der Menge an für das Austreiben verwendetem, unter Druck stehendem Gas, der Temperatur des Gases sowie der Dauer der Gas austrittszeit zuändern-. Mit der beschriebenen Vorrichtung können 10 - 10000 1 Pulverteilchen in einer Füllung behandelt werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben: Beispiel 1

Bestandteile: 35 kg feinpulverige Lactose, 12 kg Stärke, 3 kg pulverförmiger Peptisator (powdered peptic agent), geringe Menge Farbstoff. Diese Bestandteile läßt man spiralförmig in der Kammer strömen. 6 1 reines Wasser werden 8 min lang eingesprüht. Als Ergebnis gehen 90 % der Ausgangs-Pulverstoffe in die Granulatkörner mit einer Körnungsgröße, von 1,6 mm - 0,25 mm (10 - 60 mesh) über.

Beispiel 2

Bestandteilet 50 kg Puderzucker mit einer Partikelgröße von 0,076 mm (200 mesh), 20 kg Lactosepulver, 15 kg Kakaopulver, 15 kg Süßstoff. Diese Bestandteile werden zum spiralförmigen Aufwärtsströmen in der Kammer gebracht. 10 min lang werden 18 kg einer Lösung von 50 % in Wasser gelöstem Zucker eingesprüht, worauf die :

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Temperatur dee den Spiralstrom erzeugenden Luf tetrahls auf 4O°C gebracht und der Inhalt der Kammer 1 Stunde lang getrocknet wird. 90 % des Ausgangsmaterials ging dabei in leicht lösliche (instant) Kakao-Granulatkörper von O₁5 - 0,18 mn (30 - 80 mesh) Korngröße über. ' . .

Beispiel 3

50 kg pulverförmiges Mehl werden epiralförmig zum Strömen durch die Kammer 2 gebracht. 15 kg einer Lösung aus 10 % Mehl und 90 % Wasser werden 10 min lang eingesprüht, worauf Heißluft von 130°C zugeführt wird, die den Spiralstrom 20 min lang antreibt. Während dieser Zeit wird das Material vollständig getrocknet, und es ergeben sich unmittelbar lösliche (instantly soluble) Oranulatkörner von 0,5 - 0,18 mm (30 - 80 mesh) Partikelgröße.

Beispiel 4

50 kg feinpulveriger Farbstoff werden spiralförmig in der zylinderförmigen Kammer umgewälzt, während 10 min lang 15 kg reines Wasser eingesprüht wird. Dabei gehen 75 % des Ausgangsmaterials in einen unmittelbar löslichen (instantly soluble) granulatförmigen Farbstoff mit einer Korngröße von 0,5 - 0,18 mm (30 - 80 mesh) über.

4 *

Beispiel 5

Sehr feinpulveriger Farbstoff mit einer Partikelgröße von 5/i Durchmesser, der sich leicht als Staub verblasen, aber schwer in Wasser lösen läßt, wird in einer Menge von 50 kg spiralförmig in der zylindrischen" Kammer umgewälzt, während 15 kg reines Wasser 10 min lang eingesprüht werden. Dabei werden Farbstoff«Granulatkörner mit einem Durchmesser zwischen 5 - 4Ou erhalten.

Der feinpulverige Farbstoff erforderte in seinem Ausgangszustand etwa 1 Stunde, um unter Zuhilfenahme einer mechanischen Mischeinrichtung mit Wasser vermengt zu werden, während sich das granulatförmige Pulver durch Mischung von Hand in Wasser dispergieren ließ. Wenn dem reinen Wasser außerdem ein Klebstoff (gum), Gluts η oder •in oberflächenaktivierender Wirkstoff zugegeben wird, lassen eich

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- 8 Granulatkörner mit Größen von 10 - 80/u erhalten.

Beispiel 6 ·

Zwei Arten Kinstharzstabilisatoren mit Partikelgrößen von 1 - 10^u werden in einer Menge von 50 kg spiralförmig umgewälzt, wobei 1 kg eines oberflächenaktivierenden Wirkstoffes auf Ölbasis 3 min lang eingesprüht wird. Dabei wird ein Granulat mit Granulatkorngrößen von 70μ erhalten.

Beispiel 7 _f

50 kg Grundbestandteile für leicht lösliches (instant) Suppenpulver werden in der zylindrischen Behandlungskammer spiralförmig umgewälzt. 5 kg 10 %ige Maisstärkelösung werden 10 min lang eingesprüht. Dabei wird ein Granulat mit einer Korngröße von 0,5 0,25 mm (30 - 60 mesh) erhalten.

Beispiel 8

100 kg Dextrosepulver werden gleichmäßig mit 5 1 reinen Wassers angefeuchtet. Nach 10-minütigem spiralförmigem Umwälzen in der zylindrischen Kammer wird die Temperatur des Gasstroms auf 120°C gebracht und der Kammer inhalt 15 min lang umgewälzt. Dabei werden 70 kg granulatförmige Dextrose mit einer Granulatkorngröße von 0,5 - 0,18 mm (30 - 80 mesh) erhalten.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von Granulatkornern aus Pulverteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteliehen in einer abgeschirmten Atmosphäre mittels eines Gases fortlaufend spiralförmig auf- und abbewegt, dabei mit einem granulierenden Bindemittel beaufschlagt und damit zu Granulatkörpern verbunden werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer zylindrischen Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (2) in ihrem oberen Bereich mit einem Gasauslaß (8) und einem Zuführrohr (11) für die Beschickung der Kammer (2) mit den Pulverteliehen und in ihrem unteren Bereich mit einer Mehrzahl ringförmig angeordneter, geneigt aufwärtsgerichter Gasaustrittsdüsen (4), ferner mit einer in das Innere der Kammer (2) ausmündenden Zuführleitung (13) für die bedarfsweise Einspeisung des Granuliermittels versehen ist.

KN/pf 5

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JO

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