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Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Befeuchten
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von Dextrin Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Kühlen und Befeuchten von Dextrinen in einer Wirbelschicht.
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Es ist bekannt, Dextrine durch säurekatalysierte thermische Depolymerisation
von Stärke herzustellen. Das allgemeine Verfahren der Herstellung von Dextrin besteht
in den Verfahrensstufen Ansäuerung, Trocknung, Dextrinierung, Kühlung und Befeuchtung.
Als Ausgangsmaterial wird überwiegend handelsübliche Stärke verwendet. In diese
wird eine bestimmte Menge Säure eingemischt und die so
angesäuerte
Stärke auf eine Feuchte unterhalb 3 % getrocknet. Danach wird unter weiterer Temperatursteigerung
die Dextrinierung durchgeführt. Man erhält dabei bei Temperaturen um 1200 C Weißdextrin
und bei Temperaturen oberhalb 1500 C Gelbdextrin. Da Dextrin als hygroskopisches
Trockengut eine Gleichgewichtsfeuchte von 10 - 12 % hat, ist eine Wiederbefeuchtung
erforderlich. Zuvor ist jedoch die Temperatur des Dextrins unbedingt auf einen Wert
unterhalb 600 C zu senken. Oberhalb einer Temperatur von 600 C führt die Eintragung
von Wasser zur Wiederbefeuchtung von Dextrin zur unerwünschten nachträglichen Bildung
von Dextrose und zur Qualitätsverschlechterung.
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Damit eine solche Qualitätseinbuße nicht eintritt, ist es üblich,
die Kühlung und Wiederbefeuchtung von Dextrin in zwei voneinander getrennten Verfahrensschritten
durch zuführen.
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Für die Verfahrensschritte Kühlung und befeuchtung werden bei den
konventionellen Technologien zur Herstellung von Dextrin auch heute noch überwiegend
Börderluft- oder Tronmielkühler für die Kühlung und die Befeuchtungssilos für die
Wiederbefeuchtung verwendet.
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Erfolgt die Kühlung in einem Förderluftkühler, so läßt sich durch
den intensiven Kontakt des Dextrins mit der Kühlluft eine unkontrollierte Wiederbefeuchtung
nicht ausschließen. Im Trommelkühler betragen die AbkUhlungszeiten bis zu einer
Stunde. Dadurch lassen sich sowohl für die Förderluftkühlung als auch bei der Kühlung
in indirektem Wärmetausch Qualitätseinbußen nicht vermeiden.
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Problematisch ist die Abführung der bei der Wiederbefeuchtung des
Dextrins im Wiederbefeuchtungssilo auftretenden Wärme. Dies erfolgt nur zu einem
geringen Teil durch Abstrahlung der Silowandungen und der Förderorgane. Durch die
ungenügende Wä.rmeabfuhr kann die Produkttemperatur erheblich ansteigen, wodurch
die Befeuchtung verzögert wird und die Qualitätsverschlechterungen durcn nachträgliche
Dextrosebildung eintreten.
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Im WP 103 460 erfolgt die Kühlung und Befeuchtung ebenfalls in zwei
getrennten Verfahrensschritten. Dabei wurden einige Nachteile des konventionellen
Dextrinherstellungsverfahrens überwunden. Der Kühlwasserbedarf ist auf Grund der
niedrigen Gradienten beim Wärmetausch Schicht/ Wand/Kühlwasser relativ hoch. Ebenso
ist der Energiebedarf für die Erzeugung der Wirbelluft für zwei Wirbelapparaturen
nicht unerheblich. Besonders die Befeuchtung erfordert wegen der eintretenden Verbreiterung
des Kornbandes relativ hohe Leerraumgeschwindigkeiten, damit eine Klassierung des
Wirbelgutes, die zum Erliegen der Wirbelschicht führen kann, wirksam verhindert
wird.
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Dazu ist eine Leerraumgeschwindigkeit erforderlich, die oberhalb der
minimalen Leerraumgeschwindigkeit für die größten gebildeten Granalien liegt. Diese
ist in der Regel größer als die maximale Leerraumgeschwindigkeit für das eingespeiste
pulverförmige Dextrin, wodurch aus der Wirbelschicht erhebliche Mengen Dextrinstaub
ausgetragen werden, das Staubabscheidesystem überlastet wird und die Staubverluste
erheblich ansteigen.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
so auszubilden, daß die Herstellung
von Dextrin apparativ vereinfacht,
die Produktionsverluste reduziert und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zweistufige Verfahren
der Kühlung und Befeuchtung von Dextrin zu überwinden, dabei den Kühlwasser- und
Elektroenergieverbrauch zu senken und Voraussetzungen zur wirksamen Verhinderung
von Entmischung des Wirbelgutes bei niedrigen Wirbelluftmengen zu schaffen sowie
das Inberührungbringen des Wassers mit dem Dextrin weiter zu verbessern.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das rösttrockene und röstheiße
Dextrin mit der jeweiligen Reaktionstemperatur kontinuierlich in eine Wirbelschicht
eingespeist, dort fluidisiert in das fluidisierte Dextrin über eine Einsprüheinrichtung
fein verteilt Wasser eingetragen, die Temperatur des in die Wirbelschicht eingetragenen
Dextrins durch Verdunstkühlung sofort auf einen Wert kleiner als 600 C gesenkt und
dabei das Dextrin gleichzeitig gekühlt, befeuchtet und granuliert. Vorzugsweise
wird dabei das Dextrin in der Wirbelschicht durch eine begrenzte Anzahl diskreter
Umlaufsohichten intensiv fluidisiert, wobei der gesamte Inhalt der Wirbelschicht
in einem zentralen, mittigen Bereich der Wirbelschicht, welche der Grundfläche derselben
entspricht, in gerichteter Hauptaustauschbewegung umgewälzt wird und der Rücklauf
des verwirbelten Dextrin in einem eilkreisring, der durch eine konische, von der
Grundfläche ausgehenden Erweiterung der Wirbelschicht gebildet wird, erfolgt.
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Zweckmäßig ist es, wenn das im Prozeß der gleichzeitigen Kühlung und
Befeuchtung granulierte Dextrin in einer herkömmlichen Trennvorrichtung aufgearbeitet
wird und der Bereich von 0,15 mm bis 0,75 mm mit dem besten Lösungsverhalten als
Granulatdextrin selektiv abzieht.
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Vorteilhafterweise beträgt die Befeuchtungswirksamkeit des eingetragenen
Wassers annähernd 60 %.
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Mit dieser Arbeitsweise kann der Kühlwasserbedarf im Vergleich zur
Kühlung in einer Wirbelschichtapparatur mit wärmetauschenden Flächen um mehr als
90 % gesenkt werden. Im Vergleich zu einem konventionellen Trommelkühler ist die
Kühlwassereinsparung noch bedeutender.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß auch eine Vorrichtung
vorgesehen, die einen konischen Wirbelraum, in welchem ein Bodenteil mit einem rotierenden,
motorisch angetriebenen Luftverteiler angeordnet ist, sowie einen diesem vorgeschalteten
zylindrischen Kompensationsraum und Einsprüheinrichtungen aufweist.
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Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Einsprüheinrichtungen als Befeuchtungsdüsen
ausgebildet und im Innern der Wirbelschicht angeordnet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Einsprüheinrichtungen
als Befeuchtungsdüsen oberhalb der Wirbeischichtoberfläche angeordnet sind.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Wirbelgut durch zentral
umlaufende Tendenz sowie durch die
Anzahl der Teilluftaustritt söffnungen
der des rotierenden Luftverteilers entsprechenden diskreten Umlaufschichten intensiv
fluidisiert. Die zentral umlaufende Tendenz dominiert gegenüber der Umlaufbewegung
der diskreten Umlaufschichten. Im Gegensatz zu den bekannten durch rotierende Luftverteiler
erzeugten Umlaufschichten beschränkt sich der aufsteigende Teil der Wirbelschicht
nicht nur auf den Verteilerkopf und dessen unmittelbare Nähe, sondern auf die gesamte
Fläche des Bodenteiles. Die Umlaufbewegung ist am intensivsten bei einem Öffnungsverhältnis
größer 1:2, jedoch nicht größer 1:5, jedoch bewirkt eine Erhöhung des Wirbelluftdurchsatzes
ebenfalls einen intensiveren Umlauf. Der Rücklauf des verwirbelten Gutes erfolgt
vorwiegend im Teilkreisring, der durch die konische Erweiterung des Wirbelraumes
gebildet wird.
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Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
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In der einzigen Zeichnungsfigur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum gleichzeitigen Kühlen und Befeuchten von Dextrin gezeigt. Sie besteht aus einem
zylindrischen Kompensationsraum 1, einem konischen Wirbelraum 2, einem Bodenteil
mit motorisch angetriebenem LuStverteiler 3. Das heiße Dextrin wird über eine Zellenradschleuse
4 in die Vorrichtung eingetragen und durch eine Streuvorrichtung 5 verteilt. Dadurch
rieselt es im gesamten Querschnitt des Kompensationsraumes 1 gleichmäßig im Gegenstrom
zur abstreichenden Abluft herab. Dabei wird es bereits durch die abstreichende Wirbelluft
teilweise gekühlt.
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Die Ablauft wird über den Zyklon 6 entstaubt und der abgeschiedene
Staub mit einer Zellenradschleuse 7 in die Apparatur zurückgeführt und gemeinsam
mit dem heißen Dextrin durch die Streuvorrichtung 5 verteilt.
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An der Peripherie der Vorrichtung sind Einsprücheinrichtungen angeordnet,
die unterhalb der Wirbelschichtoberfläche als Befeuchtungsdüsen 8 eintreten. Mittels
der Befeuchtungsdüsen 8 wird Wasser direkt in die Wirbelschicht eingebracht. Der
Austrag des gekühlten, befeuchteten und gleichzeitig granulierten Dextrins erfolgt
durch eine am Überlauf 9 installierte Zellenradschleuse 10.
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Die Befeuchtungsdüsen 8 können aber auch über der Wirbelschichtoberfläche
angeordnet sein.
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Beide Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt und können
einzeln oder kombiniert angewendet werden.
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Hierdurch ist es möglich, den apparativen Aufwand für die Herstellung
von Dextrin wesentlich zu senken. rDarüber hinaus werden der Kühlwasserbedarf und
die Antriebsleistung für den Druckstromerzeuger reduziert.
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Die erfindungsgemäße Lösung wird an mehreren Beispielen weiter beschrieben.
Die dazu verwendete Vorrichtung hat folgende Abmessungen bzw. Parameter: Durchmesser
des Anströmbodens D1 700 mm Durchmesser des Kompensationsraumes D2 1.200 mm Öffnungsverhältnis
1:3 Höhe des Kompensationsraumes 2.100 mm Höhe der Wirbelschicht 1.400 mm äquivalenter
Radius der Luftverteilung 270 mm
Beispiel 1: In die durch die dargelegten
Parameter gekennzeichnete Wirbelschichtapparatur werden kontinuierlich über die
Zellenradschleuse 4 - 2.000 kg/h rösttrockenes Dextrin mit einer Temperatur von
165 0C eingetragen und durch die Steuervorrichtung 5 über den Durchmesser des Kompensationsteiles
1 verteilt. Das rösttrockene, heiße Dextrin strömt dadurch als Rieselwolke im Gegenstrom
zur abstreichenden Wirbelluft und gibt bereits hier einen Teil der fühlbaren Wärme
an die Abluft ab. Damit erhöht sich die Temperatur der Abluft um 24 OC, wodurch
Kondensationserscheinungen durch ?aupunktunterschreitungen wirksam ausgeschlossen
werden.
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Die Leerraumgeschwindigkeit indBodennähe Di beträgt 0,48 m/s und bei
D2 0,18 m/s.
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In die Wirbelschicht werden über vier an der Peripherie der Wirbelschichtapparatur
installierte e Befeuchtungsdüsen 8 stündlich 360 kg H20 fein verteilt eingetragen.
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Dabei wird das Dextrin auf eine Temperatur 60/52 °C gekühlt und befeuchtet.
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Die Wasserzuführung wird so gestaltet, daß das über den Überlauf 9
und die Zellenradschleuse 10 ausgetragene Dextrin eine Produktfeuchte von ca. 10
% hat.
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Die Siebanalyse des aus der Zellenradschleuse 10 ausgetragenen granulierten
Dextrin zeigt folgende Werte:
Bereich Gewichts-* Ldsungazeit bei
T-50°C 0,15 mm 39,82 4' 0,15 - 0,30 mm 12,65 1' 0,30 - 0,50 mm 16,02 2' 0,50 - 0,75
mm 11,92 2' 0,75 - 1,30 mm 8,87 6' 1,30 - 2,20 mm 6,45 nicht bestimmt 2,20 mm 4,2
nicht bestimmt Tabelle 1: Kornverteilung eines gleichzeitig gekühlten und befeuchteten
Granulatdextrin - Typ Gelbdextrin GE, Viskosität 125 cp Es hat sich gezeigt, daß
der Bereich von 0,15 mm bis 0,75 mm die beste Lösungsgeschwindigkeit aufweist. Dieser
Bereich wird mit einem Sicht er aus dem Kornband abgetrennt, als Granulat abgezogen
und verpackt. Das Unterkorn wird entweder in die Befeuchtungsapparatur zurückgeführt
oder auch alternativ als pulverförmiges Dextrin für die Weiterverarbeitung verpackt.
Das Überkorn wird mit einer geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung gemahlen und erneut
gesichtet.
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Beispiel 2: Unter wesentlicher Beibehaltung der Arbeitsweise nach
Beispiel 1 wird das Wasser für die Wiederbefeuchtung mit Spezialdüsen eingetragen.
Die Siebanalyse des aus der Zellenradschleuse 10 ausgetragenen Granulatdextrin zeigt
folgende Werte:
Bereich Gewichts-% Lösungszeit bei T-500C 0,15
mm 33,11 4' 0,15 - 0,30 mm 16,72 1' 0,30 - 0,50 mm 20,38 2' 0,50 - 0,75 mm 12,79
2' 0,75 - 1,30 mm 7,76 6' 1,30 - 2,20 mm 5,62 nicht bestimmt 2,20 mm 3,62 nicht
bestimmt Tabelle 2: Kornverteilung eines gleichzeitig gekühlten und befeuchteten
Granulatdextrin - Typ Gelbdextrin GE, Viskosität 125 cp Beispiel 3: Unter wesentlicher
Beibehaltung der Arbeitsweise nach Beispiel 1 und 2 wird das in der Wirbelschichtapparatur
mit einer Leerraumgeschwindigkeit bei D1 von 0,75 m/s fluidisiert. Die Siebanalyse
des aus der Zellenradschleuse 10 ausgetragenen Granulatdextrin zeigt folgende Kornverteilung:
Bereich Gowichts-% Lösungszeit bei T-50°C 0,15 mm 25,46 4' 0,15 - 0,30 mm 21,76
1' 0,30 - 0,50 mm 25,34 2' 0,50 - 0,75 mm 16,83 2' 0,75 - 1,30 mm 6,25 6' 1,30 -
2,20 mm 3,29 nicht bestimmt 2,20 mm 1,07 nicht bestimmt Tabelle 3: Kornverteilung
eines gleichzeitig befeuchteten und gekühlten Granulatdextrin - Typ Gelbdextrin
G, Viskosität 125 cp
Durch die stärker umlaufende Wirbelschicht
haben sich die Bedingungen für das Inberührungbringen von Wasser mit dem Dextrin
zum Zwecke der Wiederbefeuchtung noch günstiger gestaltet, wodurch der Anteil Unter-
und Überkorn weiter verringert wurde. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Produkt ist staubfrei, gut rieselfähig und frei von größeren Granalien mit verzögerter
Lösungsgeschwindigkeit.