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    • 专利摘要:
    DasVerfahren dient zum Pastillieren von schmelzbarem Produkt, insbesonderevon Fetten und deren Derivaten, voezugsweise von Fettalkoholen und Fettalkoholderivaten,durch Aufbringen des geschmolzenen Produkts auf eine Fläche, diegekühltwird. Vorgeschlagen wird, dass die Temperatur des Flächenbereichesan der Aufgabestelle höherals die Temperatur des gekühlten Flächenbereichesist und/oder dass man das auf die Fläche aufgebrachte Produkt miteinem durch textile Wände hindurchströmendenGas, insbesondere Luft, kühlt.Damit ist auf kostengünstigeWeise ein deutlich höhererDurchsatz der Anlage bei gleicher Grundfläche und Förderlänge möglich, wobei bestehende Anlagenaußerdemauf einfache Weise nachrüstbarsind.
    公开号:DE102004009709A1
    申请号:DE102004009709
    申请日:2004-02-27
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Georg Dr. Fieg；Walter Jeromin；Alois Dipl.-Ing. Posner；Bernard Schleper；Volker Winterhoff
    申请人:Cognis Deutschland GmbH and Co KG；
    IPC主号:B01J2-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Pastillieren von schmelzbaremProdukt, insbesondere von Fetten und deren Derivaten, vorzugsweisevon Fettalkoholen und Fettalkoholderivaten, durch Aufbringen desgeschmolzenen Produkts auf eine Fläche, die gekühlt wird.
    [0002] DerartigeVerfahren sind bekannt und werden auf Pastillieranlagen mit einemgekühltenumlaufenden Stahlband durchgeführt.Die Stahlbandtechnologie gilt im Allgemeinen als ein sehr effizientes undwirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Produkten in Formvon Pastillen aus Schmelzen. Der Prozess besteht aus einer gezieltenAufgabe des geschmolzenen Produkts auf ein gekühltes Stahlband. Durch denWärmetransportin Richtung des Stahlbandes und zur Umgebung kommt es zum Erstarren dereinzelnen flüssigenTropfen auf dem Band und zur Bildung von Pastillen. Die Effizienzdes Prozesses hängtim entscheidenden Maßevon allen Maßnahmenab, die mit der Effizienz des Wärmetransportszusammenhängen.Hierzu gehörendie Kühlungdes Stahlbandes, seine Temperatur, die Verweilzeit der Pastillenauf dem Stahlband sowie vorgegebene Umgebungsverhältnisse(Temperatur- und Strömungsfelderder Luft).
    [0003] Beider Optimierung von Anlagen dieser Art ist gewünscht, möglichst hohe Durchsätze unterEinhaltung aller Qualitätsanforderungenbezüglichdes Endprodukts und seiner äußeren Formzu gewährleisten.Dabei sind alle physikalischen Prozesse streng nichtlinear und instationär, was dieKomplexitätder Aufgabenstellung erhöht.
    [0004] Eineder üblichenMethoden zur Herstellung hochmolekularer Fettalkohole mit vorgegebener Formbesteht darin, dass hierzu die genannten Pastillieranlagen eingesetztwerden. Diese Anlagen haben eine Aufgabevorrichtung, die eine Schmelzeaus Fettalkoholen in Form von flüssigenTropfen auf ein umlaufendes Stahlband aufgibt. Dieses Stahlband wirdgekühlt,so dass die Tropfen erstarren und in Form von Pastillen entlangdes Bandes bis hin zur Abladestelle transpor tiert werden. Die Effizienzder gesamten Vorrichtung wird an der Pastillenqualität (z. B. äußere Pastillenform,Verklebungsneigung) und vor allem am Durchsatz gemessen. Besondersder letzte Faktor entscheidet überdie Wirtschaftlichkeit dieses Formgebungsverfahrens. Aus diesemGrund besteht seit vielen Jahren das Bestreben der Anlagenherstellerdarin, die Kapazitätvon Pastillieranlagen möglichstzu erhöhen.
    [0005] EinVerfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 43 34 405 C2 (Gebr.Kaiser) bekannt.
    [0006] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eineVorrichtung zum Pastillieren von schmelzbarem Produkt gemäß der eingangsgenannten Art zu entwickeln, mit welchem auf kostengünstige Weiseein deutlich höhererDurchsatz der Anlage bei gleicher Grundfläche und Förderlänge möglich ist, wobei bestehendeAnlagen außerdem aufeinfache Weise nachrüstbarsein sollen.
    [0007] DieseAufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dassdie Temperatur des Flächenbereiches ander Aufgabestelle höherals die Temperatur des gekühltenFlächenbereichesist und/oder dass man das auf die Fläche aufgebrachte Produkt miteinem durch textile Wändehindurch strömendenGas, insbesondere Luft, kühlt.Vorzugsweise liegt die Temperatur des Flächenbereiches an der Aufgabestelle niedrigerals der Erstarrungspunkt des Produktes.
    [0008] Imerfindungsgemäßen Verfahrenwird also mit zwei Flächenbereichengearbeitet, welche eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktesaufweisen. Beim Flächenbereichan der Aufgabestelle findet nur eine geringe Kühlung statt und an dem anderenFlächenbereichwird die üblichestarke Kühlungdes Produktes durchgeführt.Die Flächenbereicheunterscheiden sich also durch ihre Temperatur. Dabei bleibt eineallmählicheTemperaturänderung, seisie zeitlich oder sei sie räumlich,die nur geringfügigist und wie sie beispielsweise bei der üblichen Gegenstromkühlung auftritt,außerBetracht. Beide Flächenbereicheunterscheiden sich also durch einen deutlichen, abrupten Temperatursprung.
    [0009] Beider zunächstnur geringen Kühlungwird der geschmolzene Tropfen im gesamten flüssigen Volumen bis zum Erreichender Erstarrungstemperatur abgekühltund nicht nur, wie bei üblichenPastitlieranlagen, an der der Kühlfläche zugewandtenUnterseite, die im Stand der Technik wie eine Wärmedämmschicht wirkt und die Kühlung desoberhalb liegenden Tropfenmaterials erschwert. Eine durchgehendeleichte Kühlungdes gesamten Produkttropfens wird dagegen erfindungsgemäß erreicht.Als weiterer Vorteil bleibt das Produkt relativ weich und passtsich der Form der Flächean, so dass eine besonders großeWärmeübertragungsfläche zwischen demProdukt und der Kühlfläche erreichtwird, so dass im nachfolgenden Flächenbereich die dort einsetzendestarke Kühlungbesonders effektiv ist und eine große Wärmeabfuhr erreicht wird.
    [0010] Dasunterschiedlich starke Kühlendes Produktes kann grundsätzlichauf verschiedenartige Weise erfolgen. Vorzugsweise bringt man dasProdukt auf einen erwärmtenBereich der Flächeauf und kühltdanach diesen Bereich. Grundsätzlichkönnte aberdie Erwärmungund die Kühlungauch anders als durch Beheizung und Kühlung der Fläche, beispielsweisedurch unmittelbare Temperierung des Flächenbereiches mittels Heizstrahleroder Heißluft bzw.Kühlluftoder anderes erfolgen.
    [0011] Vorzugsweisewird der Flächenbereicherwärmt,bevor das geschmolzene Produkt darauf aufgebracht wird.
    [0012] Überraschenderweisewurde gefunden, dass bei einer zum Verfestigen des Produktes durchKühlungausgelegten Anlage die Kapazitätgerade durch eine entgegengesetzte Maßnahme an einer bestimmtenStelle, nämlichdie Erwärmungim Bereich der Aufgabe des Produktes, deutlich verbessert werdenkann. Eine möglicheErklärungfür diesenbemerkenswerten Effekt findet sich weiter unten. Anscheinend trittdieser Effekt insbesondere bei Produkten mit einer relativ hohenKohäsionbeziehungsweise mit einer relativ großen Oberflächenspannung auf, so dass imStand der Technik die geschmolzenen Tropfen nach dem Auftreffenauf die gekühlteFlächedie Tropfenform in etwa beibehalten und nicht auf der Fläche scheibchenartigzerlaufen. Die erfindungsgemäße Erwärmung derFlächeim Bereich der Produktaufgabe führtzu einer Kapazitätssteigerungvon etwa 7 bis 10 im Falle der Pastillierung von Fettalkoholen mitgrößeren Kettenlängen.
    [0013] Eineweitere Kapazitätssteigerungwird durch die erfindungsgemäß verbesserteFührungder Kühllufterreicht. Mit den textilen Wändenerreicht man eine derart gleichmäßige, wirbel-und turbulenzfreie Strömung,so dass ein erheblich größerer Durchsatzder Kühlluftals im Stand der Technik ohne eine Deformation der Produkttropfenund ohne ein Zerlaufen der Tropfen auf der Fläche infolge von Verwirbelungenund damit eine stark verbesserte Kühlleistung möglich ist.Das erfindungsgemäße Pastillierverfahrenist nicht nur fürgesättigteund ungesättigteFettalkohole geeignet, sondern auch für Fettsäureester, Fettalkoholethoxylate,Fettsäureamide undFettsäureglyceride.
    [0014] Alsweitere geeignete Produkte seien genannt: Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, native Fetteund, als Folgeprodukte von Fettalkoholen Fettalkoholpolyglycolether,Fettalkoholethersulfate, Fettalkoholethersulfosuccinate, Fettalkoholetherphosphate,Fettalkoholethercarboxylate, Fettalkoholsulfate, Fettalkoholsulfobernsteinsäureester,Alkylphosphate, Alkylphosphite, Fettalkoholester wie Monocarbonsäureesterund Dicarbonsäureester;Acrylate und Methacrylate, Fettaldehyde, Alkylhalogenide, Alkylmercaptane,Fettamine wie primäreFettamine, Methyl-ditalgalkylamin, Dimethyl-alkylamine, symmetrischeTrialkylamine und Alkyletheramine; Guerbetalkohole.
    [0015] DererwärmteBereich der Flächehat eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes des Produktes.Das Produkt wird erfindungsgemäß also nichtneu aufgeschmolzen, sondern das Abkühlen des Produktes soll sostark verlangsamt werden, dass sowohl eine homogene Kühlung alsauch ein guter Kontakt des Produktes mit der Fläche erreicht wird, welche danachgekühltwird.
    [0016] Wiebereits oben ausgeführt,kann das erfindungsgemäße Verfahrenmit Vorteil füreine große Mengean Stoffen und Stoffklassen eingesetzt werden. Vorzugsweise wirddas Verfahren fürein Fettalkoholgemisch durchgeführt.
    [0017] Ineiner praktischen Ausführungdes erfindungsgemäßen Verfahrenswird weiterhin vorgeschlagen, dass die gekühlte Fläche als ein über endseitigeTrommeln umlaufendes Band, insbesondere Metallband, vorzugsweiseStahlband, ausgebildet ist und dass man die aufgabeseitige Trommelbeheizt, insbesondere durch Einspeisen eines Wärmeträgers in das Innere der hohlenTrommel oder durch Heizstrahler oder Heißluft oder dergleichen. Aufdiese Weise ist eine Pastillieranlage nach dem Stand der Technikauf besonders einfache, kostengünstigeund schnelle Weise auf die erfindungsgemäße Beheizung der Kühlfläche umzurüsten.
    [0018] Einebesonders gute und gleichmäßige Strömungsverteilungder von oben auf die Produktpastillen bzw. Produkttropfen strömende Kühlluft wirdnach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erreicht, wenn dieFlächeim oberen Bereich von einer Haube umgeben ist und der kleinere Teil,insbesondere etwa ein Drittel, des Kühlgases beim Austritt aus dentextilen Wändennach oben und der größere Teil,insbesondere etwa zwei Drittel, nach unten strömt. Dabei wird die nach obenströmendeLuft, also der kleinere Anteil, von der Haube nach unten in Richtungauf die Kühlfläche unddamit auf das Produkt umgelenkt. Die Luft tritt dann schließlich durchden Spalt zwischen der Haube und der Kühlfläche nach außen und verlässt aufdiesem Weg die Pastillieranlage.
    [0019] DieErfindung betrifft außerdemeine Vorrichtung zum Durchführendes erfindungsgemäßen, bereitsgenannten Verfahrens. Dazu wird entsprechend der Erfindung vorgeschlagen,dass eine Fläche,insbesondere ein umlaufendes Band, mit einer Aufgabeeinrichtungfür dasgeschmolzene Produkt und mit einer Kühleinrichtung für die Fläche und/oderdas Produkt vorgesehen ist und dass der aufgabeseitige Bereich eineBeheizungseinrichtung fürdie Fläche aufweist.
    [0020] Diezur besonders gleichmäßigen Strömung derKühlluftvorgesehenen textilen Wändesind insbesondere rohrförmigausgebildet, um eine besonders gleichmäßige Verteilung der austretendenStrömungzu erreichen. Die Querschnittsform der Wände kann unterschiedlich, z.B. halbrund, sein, um unter anderem den räumlichen Gegebenheiten in derAnlage Rechnung zu tragen.
    [0021] Dabeisind die rohrförmigentextilen Wände vorzugsweiseoberhalb, entlang und parallel zu dem umlaufenden Band angeordnet.Zur Vergrößerung derMenge an Kühlgasist es außerdemvorteilhaft, wenn mehrere rohrförmigetextile Wändenebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.
    [0022] Wiebereits oben ausgeführt,ist es auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung günstig, wenn derobere Bereich des umlaufenden Bandes von einer Haube umgeben ist,welche den nach oben gerichteten Strömungsanteil nach unten umlenkt.
    [0023] ImFolgenden werden Ausführungs-und Versuchsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.Es zeigen
    [0024] 1 eineperspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Pastillieranlage,
    [0025] 2 eineSeitenansicht auf die Anlage nach 1,
    [0026] 3, 4 eineAnsicht auf die Anlage nach 2 aus derRichtung A, den Querschnitt durch die Anlage nach 2 entlangder Linie B-B in 2,
    [0027] 5 schematischdargestellte Abkühlungskurven,wobei die Temperatur überder Zeit aufgetragen ist,
    [0028] 6 eineschematische Darstellung des Wärmetransportsbei der Abkühlungund Kristallisation eines einzelnen Tropfens in einer Pastillieranlage,
    [0029] 7a dieForm eines erstarrenden Tropfens im Falle eines guten Wärmeübergangsauf die Kühlfläche,
    [0030] 7b eineDarstellung entsprechend 7a, abermit einem deutlich schlechteren Wärmeübergang,
    [0031] 8 eineschematische Darstellung der Anordnung der Lufteinblaskanäle bei einerPastillieranlage bzw. einem Pastillierverfahren gemäß der Erfindungund
    [0032] 9 eineweitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Pastillieranlage.
    [0033] Inallen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutungund werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
    [0034] Beider Pastillieranlage nach den 1 bis 4 wirdein umlaufendes Stahlband 1 von einer aufgabeseitigen Trommel 2 undeiner abgabeseitigen Trommel 3 umgelenkt. Die Aufgabeeinrichtung 10, diedas geschmolzene Produkt auf das Stahlband tropft, ist in 8 dargestellt.Unterhalb des oben laufenden Stahlbandes sind Sprühdüsen 14 für Kaltwasserangebracht, die das Stahlband 1 von unten her kühlen. DieSprühdüsen 14 sowiedie unterhalb der Sprühdüsen 14 angeordnetenAuffangwannen 15 sind aus dem Stand der Technik bekanntund ebenfalls in 8 dargestellt.
    [0035] DieOberseite des Stahlbandes ist von einer Haube 4 umgeben,welche oberhalb des Stahlbandes aufgehängt ist, wie besonders deutlichaus 1 hervorgeht. Innerhalb der Haube 4 undoberhalb des Stahlbandes 1 sind rohrförmige Lufteinblaskanäle 5 mittextilen Wändenangebracht, welche in drei Reihen parallel und entlang des Stahlbandes 1 verlaufen.
    [0036] ZumVerständnisder oben genannten überraschendenEffekte werden nachfolgend die bei der Herstellung von Pastillenaus geschmolzenem Produkt ablaufenden physikalischen Vorgänge näher erläutert.
    [0037] Erstarrungsprozessesind Umwandlungsvorgänge,bei denen der Phasenübergangvon Materialien vom flüssigenin den festen Zustand wechselt. Erstarrungsprozesse sind dem Bereichder Wärmeleitproblememit wandernden Grenzen zugeordnet. Analytische Arbeiten auf diesemGebiet beschränken sichhauptsächlichauf eindimensionale Probleme. Die nummerische Lösung mehrdimensionaler Erstarrungsproblemeist sehr komplex, da sich die Kontaktfläche zwischen fester und flüssiger Phaseentsprechend der Abgabe latenter Wärme während des Phasenübergangsim Raum bewegt. Daraus folgt, dass die Position der so genanntenErstarrungsfront einen Teil der nummerischen Lösung darstellt. Darüber hinausmuss noch bei den Erstarrungsproblemen eine entsprechende Berücksichtigungvon Diffusion und Konvektion erfolgen.
    [0038] Beider Erstarrung reiner Materialien, z. B. reiner Metalle findet derPhasenübergangbei einer bestimmten Temperatur statt. Dabei werden die feste unddie flüssigePhase durch eine scharte Kontaktfläche getrennt. In der industriellenPraxis hat man sehr selten mit reinen Stoffen zu tun. Meistens werden hiergezielt Mehrkomponentensysteme verarbeitet und so konfektioniert,dass sie auch anschließend verkauftwerden können.Bei der Erstarrung von Mehrkomponentensystemen findet der Phasenüberganginnerhalb eines Temperaturintervalls statt. Dabei sind beide Phasendurch eine Zweiphasenregion (Mischzone) getrennt, die instationär ist undeine zeitliche sowie räumlicheVeränderungerfährt.In 5 sind typische Abkühlungskurven für einenreinen Stoff und fürMehrkomponentensysteme dargestellt. Zur Abkühlung reiner Komponenten (Kurvea) wird die Systemtemperatur reduziert. Bei der Temperatur TS tritt die Erstarrung der Schmelze ein.Hierbei wird Kristallisationwärmefrei, so dass die Erstarrung isotherm erfolgt. Dagegen zeichnensich die beiden Kurven unterhalb und oberhalb von TS durcheinen Exponentialcharakter aus.
    [0039] BeiMehrkomponentensystemen (Kurve b) erfolgt die Abkühlung biszum Punkt 1 (5) wie bei reinen Komponenten.Zwischen den Punkten 1 und 2 findet die Erstarrungstatt, d. h. es wird Kristallisationswärme der flüssigen Phasen mit unterschiedlichenZusammensetzungen frei. Die Abkühlungskurveverläuftdaher flacher und ist nicht isotherm. Im Punkt 2 ist dieErstarrung abgeschlossen. Die Abkühlung verläuft danach wieder nach einerExponentialfunktion.
    [0040] Nachfolgendwerden erfindungsgemäße Versuchenäher erläutert.
    [0041] Eswurde an einer bestehenden Pastillieranlage zur Herstellung vonhochmolekularen Fettalkoholen, z. B. mit einer C16/C18-Kettenverteilung, überraschenderweisegefunden, dass die Kapazität dervorhandenen Anlage durch spezielle und gezielte Maßnahmendeutlich erhöhtwerden kann. Diese erfindungsgemäßen Maßnahmenumfassen zwei Problemlösungen,die praktisch validiert wurden. Maßnahmen zur Optimierung undIntensivierung des Wärmetransportsaus der Schmelze in Richtung Wärmesenkensollten zu einer Verkürzungder Erstarrungszeit und damit auch zu einer deutlichen Erhöhung derAnlagenkapazitätführen.
    [0042] Dieentwickelten Maßnahmenumfassen zwei Lösungsvorschläge, aufdie im Folgenden näher eingegangenwird. Die erste erfindungsgemäße Maßnahme bestehtdarin, das gekühlteStahlband im Bereich der Tropfenaufgabe – anstatt zusätzlich zu kühlen – deutlichzu erwärmen.Diese aus Sicht der angestrebten und angesprochenen Intensivierung desWärmetransportsungewöhnlicheIdee wurde mittels einer Trommelbeheizung umgesetzt und führte zueiner Vorwärmungdes Stahlbandes. Als Heizmittel diente Wasser mit ca. 60 °C. Der Wasserdurchsatzbetrug ca. 15 m3/h, was zu einer Bandtemperaturvon 30–40 °C führt. Dabeiwurde überraschenderweisefestgestellt, dass die Abwurftemperatur der Pastillen am Ende desStahlbands um etwa 6 bis 7 °C tieferlag als bei der konventionellen Fahrweise, also ohne die Trommelbeheizung.
    [0043] Dieseszunächsteinmal ungewöhnlicheErgebnis kann möglicherweisewie folgt physikalisch erklärtwerden. Betrachten wir hierzu einen flüssigen Tropfen 6,wie er beispielsweise in 6 schematisch dargestellt ist.Der Erstarrungsvorgang beginnt, wenn – wie in 5 dargestellt – die lokaleSystemtemperatur den Erstarrungspunkt TS unterschreitet. Abdiesem Zeitpunkt bildet sich die erste feste Phase 7 zwischender flüssigenPhase 8 und dem gekühlten Stahlband 1.Damit liegt zwischen der restlichen flüssigen Phase 8 unddem Stahlband 1 eine feste Schicht 7, die wieeine Dämmungwirkt und senkrecht zum Temperaturgradienten steht. Der auf dieseWeise entstandene zusätzlicheWärmewiderstandvermindert die Effizienz des Wärmetransportund limitiert dadurch den Durchsatz der Pastillieranlage, da aufgrundder reduzierten Kühlleistungdes Stahlbandes 1 die Pastillen am Ende der Einrichtungnoch nicht ganz erstarrt sind und zum deutlichen Verkleben im Sackneigen. Als Folge sind Qualitätseinbußen derPastillen zu beobachten.
    [0044] Durchdie eingeführtegezielte Vorwärmung desStahlbandes 1 überdie Beheizung 9 der aufgabeseitigen Trommel 2 (8)ist der Ablauf der physikalischen Vorgänge anders. Zunächst einmalerfolgt ein Abkühlendes Tropfens 6 auf diese Weise, dass der gesamte Tropfenallmählichund stufenweise im gesamten flüssigenVolumen Vfl bis zum Erreichen der ErstarrungstemperaturTS abgekühltwird (konvektiver Wärmetransportmit überlagertenDiffusionsvorgängen),ohne näherungsweisediese Temperatur zu unterschreiten. Damit wird gezielt verhindert,dass die Erstarrungstemperatur unterschritten wird. Als Folge bildensich keine Schichten aus Feststoff, die wie eine Dämmung für den Wärmetransport inRichtung des Temperaturgradienten wirken. Durch diese Vorgehensweisewird ein schnelleres und gleichmäßigeresAbkühlender Tropfen gewährleistet.Ein weiterer Vorteil besteht hier darin, dass näherungsweise der gesamte Tropfenzum gleichen Zeitpunkt zu erstarren beginnt. Es gibt also im Verlauf desProzesses keine zeitlich versetzte Bildung von einzelnen Feststoffschichtenmit schlechter Wärmeleitfähigkeit.Als Folge dieser Maßnahme,die den Abkühlungsprozessbegünstigt,erhöhtsich die Kühlleistungdes Systems, was zu einer deutlich verbesserten Kapazität der Anlageführt.Weitere relevante Vorteile, die überraschenderweisefestgestellt wurden, umfassen ein besseres äußeres Bild der Pastillen, diePastillen liegen flacher auf dem Stahlband, es wird kein Hochwölben beobachtet,was zu gleichmäßigererKühlungführt,keine zu starke Haftung der Pastillen am Band, was zu keinen Problemenim Bereich der Abladestelle führt(keine Gefahr der Beschädigungdes Bandes).
    [0045] 7a zeigtdie Form einer Pastille bei Anwendung der erfindungsgemäßen Erwärmung. Deutlichsichtbar ist die relativ großeWärmeübergangsfläche zwischender Pastille bzw. dem Tropfen 6 und dem Stahlband 1.Ohne die Vorwärmungwürde man einePastille bzw. einen Tropfen 6 mit einer angenäherten Kugelformerhalten, dessen Wärmeübergangsfläche zumStahlband 1 erheblich geringer ist (7b).
    [0046] Wieman 6 entnehmen kann, besteht der Abkühlungsprozessaus zwei Wärmetransportvorgängen, nämlich ausdem Wärmetransportin Richtung des Kühlbandes 1 undin Richtung der umgebenden Luft. Die zweite Maßnahme, die überraschenderweisegefunden wurde, betrifft das Strömungsfeldder Luft. Bekanntlich hängtder konvektive Wärmetransportvom Strömungsfeldder Luft ab. Konventionelle Lösungsansätze in diesemBereich umfassen die Zufuhr von Kühlluft über eingebaute Lochbleche entlangder Kühlzoneund die Absaugung am Ende des Bandes. Diese Lösung weist einige Nachteileauf. Die Zufuhr der gesamten Kühlluft über Lochblecheführt zueinem ungünstigenGeschwindigkeitsfeld, das zum Zerlaufen der Tropfen führt. DesWeiteren kommt es an der Entnahmestelle der Luft zu starken Verwirbelungen.Diese führenzu einer Deformation der Tropfen, verbunden mit einem erhöhten Staubanteil.
    [0047] DieGrundlage der erfindungsgemäßen Lösung stelltein ausgeklügeltesSystem fürdie Luftzufuhr dar. Hierzu wurden parallel zum Stahlband 1 mehrfachetextile Lufteinblaskanäle 5 installiert.Jeder Lufteinblaskanal 5 wird getrennt mit Kühlluft versorgt.Die Außenluftwird angesaugt und stirnseitig in die textilen Lufteinblaskanäle 5 geführt. Sietritt aus den textilen Lufteinblaskanälen aus und umströmt das Band 1 mitden darauf liegenden Pastillen 17 (8 mit Produktaufgabe 10).Die textilen Lufteinblaskanälehaben zum Ziel, einen optimalen Strömungsrichter zu gewährleisten.Durch diese zusätzlicheLuftströmungwird eine verbesserte Kühlungder Pastillen 17 gesichert. Es wird ein optimales Strömungsfeldgewährleistet.Damit könnenim Vergleich zu konventionellen Lüftungssystemen deutlich höhere Luftdurchsätze realisiertwerden. Die Tropfen 17 bleiben weiter sehr stabil, zerlaufennicht, die Staubanteile werden auf ein Minimum reduziert. Dadurch erspartman sich auch eine notwendige Entstaubung der Luft, wenn sie z.B. zurückgeführt werdensoll (wie bei GMP-Produktionsanlagen, wobei GMP "Good Manufacturing Practice" bedeutet). Damitwird auch erreicht, dass der Herstellprozess umweltfreundlich istund eine minimale Belastung der Abluft aufweist. Um diese anspruchsvollenZiele zu erreichen, ist es notwendig, die Lufteinblaskanäle sorgfältig auszulegen.Einige technische Daten hierzu sind im Folgenden beispielhaft zusammengestellt:
    [0048] Eswurden insgesamt 3 Lufteinblaskanäle mit stirnseitigen Anschlussstutzeneingesetzt. Die jeweiligen Längenbetragen: 14 m, 3,8 m und 4,2 m. Als Material wurde TREVIRA-CS eingesetzt.Die Konstruktion der Lufteinblaskanäle ist derart, dass 66 % derzugeführtenLuft nach unten und 34 % nach oben aus den Luft einblaskanälen ausströmt. Der Durchmesserder Lufteinblaskanälebeträgt355 mm. Die Lufteinlaufgeschwindigkeit liegt bei 8,4 m/s (erstesSegment 11 mit 14 m Länge)und 3 m/s (zweites Segment 12 mit 3,8 m Länge) und2,6 m/s (drittes Segment 13 mit 4,2 m Länge). Die Druckverluste wurdenso gestaltet, dass ein optimales Strömungsfeld im Bereich der Haube 4 entsteht.Die Druckverluste in den einzelnen Segmenten betragen entsprechend:145 Pa (Segment 11), 125 Pa (Segment 12) und 100Pa (Segment 13). Jeder Lufteinblaskanal ist mit einem Luftgleichrichterversehen. Die Luftaustrittsgeschwindigkeiten aus den Lufteinblaskanälen betragen:0,136 m/s (nach unten, Segment 11), 0,187 m/s (nach unten,Segment 12) und schließlich0,148 m/s (nach unten, Segment 13).
    [0049] Aufgrundder umgesetzten Erfindung konnte die Kapazität der Anlage im Vergleich zukonventionellen, am Markt angebotenen Anlagen ohne Haube um ca.15 % und im Vergleich zu Anlagen mit Haube um 8 bis 10 % erhöht werden.Das Pastillenbild weist eine runde Form mit ausgezeichneter Qualität auf, ohnethermische Spannungen und mit hoher Gleichmäßigkeit (monodispers) sowiegeringem Staubanteil. Diese Vorteile sind von entscheidender Bedeutungfür dieanschließendenVerarbeitungsprozesse wie Absacken, Transport, Lagerung. Damit wurde eineoptimale Lösungfür eineMehrzahl industrieller Anwendungen gefunden.
    [0050] ZurBestimmung des Einflusses der Beheizung der aufgabeseitigen Trommel 2 aufdie Abwurftemperatur der fertigen Pastillen wurde ein Versuch miteiner Pastillieranlage, wie sie schematisch in 9 dargestelltist, einmal mit und einmal ohne Trommelbeheizung durchgeführt. Dabeiwurde ein Fettalkoholgemisch C16/C18 pastilliert. Die Größe der Pastillensowie die Ausmaßeder Pastillieranlage entsprechen den Angaben in Versuchsbeispiel1.
    [0051] Dasgeschmolzene Produkt wurde mit einer Temperatur von 55 °C und miteinem Durchsatz von 2.000 kg/h auf die aufgabeseitige Trommel 2 aufgebracht.Das als Kühlfläche dienendeStahlband 1 wurde von unten mit Wasser gekühlt, wobeiin 9 nicht dargestellte Sprühdüsen das Kühlwasser von unten gegen dasStahlband 1 spritzten. Das Kühlwasser tropfte dann in Auffangwannen 15,aus denen es in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Stahlbandesden näheran der Trommel 2 angeordneten Sprühdüsen zugeführt wurde. Das Stahlband 1 wurdealso im Gegenstromverfahren gekühlt.
    [0052] Anden Einlässen 16a und 16b betrugdie Kühlwassertemperatur16,0 °C.Gleichzeitig wurde Kühlluftvon oben mit einer Temperatur von 12 °C und einem Durchsatz von 15.000m3/h eingeblasen.
    [0053] Umden Einfluss der Trommelbeheizung auf die Abwurftemperatur festzustellen,wurde ein Versuch einmal mit und einmal ohne Trommelbeheizung, aberunter ansonsten gleichen Bedingungen durchgeführt. Auch die Kühlwassermengewar in beiden Fällenkonstant. Ohne die Beheizung der Trommel 2 hatten die vonder Trommel 3 abgeworfenen Pastillen eine Temperatur von39,8 °C.Die Temperatur des Kühlwasseram Auslass 18a betrug 18,9 °C und am Auslass 18b 25,0 °C.
    [0054] ZumVergleich wurde erfindungsgemäß die aufgabeseitigeTrommel 2 mit einem Wärmeträger derTemperatur 62 °Cund mit einem Durchsatz von 15 m3/h beheizt.Die Temperatur des Flächenbereiches 19 ander Aufgabestelle fürdas Produkt lag aber deutlich niedriger und insbesondere unterhalb derErstarrungstemperatur des Produktes. In diesem Fall hatten die vonder Trommel 3 abgeworfenen Pastillen eine Temperatur von33,3 °C.Das bei dem Auslass 18a abgegebene Kühlwasser war natürlich wärmer alsohne Trommelbeheizung und hatte eine Temperatur von 19,7 °C. Die Temperaturdes Kühlwassersam Auslass 18b betrug 31,0 °C.
    [0055] Wirdmit der erfindungsgemäßen Beheizung deraufgabeseitigen Trommel 2 der Durchsatz am Produkt erhöht, so dassdie abgeworfenen Pastillen wieder eine Temperatur von etwa 40 °C wie ohne Trommelbeheizunghaben, so lässtsich der Durchsatz auf 2.200 kg/h und damit um 10 % steigern.
    [0056] PraktischeErfahrungen im Einsatz der Erfindung lassen feststellen, dass eineAusweitung der Erfindung auf andere Produkte als Fettalkohole möglich istund zu deutlichen Kapazitätssteigerungenführenwird.
    [0057] Alleeventuellen Zahlen- und Materialangaben in den Ansprüchen sindnur als beispielhafte Merkmale der Erfindung zu verstehen.
    1 Stahlband(Kühlfläche) 2 aufgabeseitigeTrommel 3 abgabeseitigeTrommel 4 Haube 5 Lufteinblaskanal 6 Tropfen 7 festePhase 8 flüssige Phase 9 Beheizung 10 Produktaufgabe 11 erstesSegment 12 zweitesSegment 13 drittesSegment 14 Sprühdüse für Kühlwasser 15 Auffangwannefür Kühlwasser 16a,16b Einlassfür Kühlwasser 17 Produkt 18a,18b Auslassfür Kühlwasser 19 Flächenbereichan der Aufgabestelle
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zum Pastillieren von schmelzbarem Produkt,insbesondere von Fetten und deren Derivaten, vorzugsweise von Fettalkoholenund Fettalkoholderivaten, durch Aufbringen des geschmolzenen Produktsauf eine Fläche,die gekühltwird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Flächenbereichesan der Aufgabestelle höherals die Temperatur des gekühltenFlächenbereichesist und/oder dass man das auf die Fläche aufgebrachte Produkt miteinem durch textile Wändehindurch strömenden Gas,insbesondere Luft, kühlt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Temperatur des Flächenbereiches ander Aufgabestelle niedriger als der Erstarrungspunkt des Produktesliegt.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass man das Produkt auf einen erwärmten Bereich der Fläche aufbringtund danach den Bereich kühlt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Flächenbereicherwärmtwird, bevor das geschmolzene Produkt darauf aufgebracht wird.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass man ein Produkt aus einer Produktgruppe pastilliert, die gesättigte undungesättigteFettalkohole, Fettsäureester,Fettalkoholethoxylate, Fettsäureamide,Fettsäureglyceride,gesättigteund ungesättigteFettsäuren,native Fette und, als Folgeprodukte von Fettalkoholen Fettalkoholpolyglycolether,Fettalkoholethersulfate, Fettalkoholethersulfosuccinate, Fettalkoholetherphosphate, Fettalkoholethercarboxylate,Fettalkoholsulfate, Fettalkoholsulfobernsteinsäureester, Alkylphosphate, Alkylphosphite,Fettalkoholester wie Monocarbonsäureesterund Dicarbonsäureester;Acrylate und Methacrylate, Fettaldehyde, Alkylhalogenide, Alkylmercaptane,Fettamine wie primäreFettamine, Methyl-ditalgalkylamin, Dimethylalkylamine, symmetrischeTrialkylamine und Alkyletheramine; Guerbetalkohole umfasst.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die gekühlteFlächeals ein überendseitige Trommeln umlaufendes Band, insbesondere Metallband, vorzugsweiseStahlband, ausgebildet ist und dass man die aufgabeseitige Trommelbeheizt, insbesondere durch Einspeisen eines Wärmeträgers in das Innere der hohlenTrommel oder durch Heizstrahler oder Heißluft oder dergleichen.
    [7] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Flächeim oberen Bereich von einer Haube umgeben ist und dass der kleinereAnteil, insbesondere etwa ein Drittel, des Kühlgases beim Austritt aus dentextilen Wändennach oben und der größere Anteil,insbesondere etwa zwei Drittel, nach unten strömt.
    [8] Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche (1 ), insbesondereein umlaufendes Band, mit einer Aufgabeeinrichtung (10)für dasgeschmolzene Produkt (17) und mit einer Kühleinrichtung(14) fürdie Fläche(1) vorgesehen ist und dass der aufgabeseitige Bereich eineBeheizungseinrichtung (9) für die Fläche (1) aufweist.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die textilen Wände(5) rohrförmig ausgebildetsind.
    [10] Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die rohrförmigentextilen Wände (5)oberhalb, entlang und parallel zu dem umlaufenden Band (1) angeordnetsind.
    [11] Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere rohrförmigetextile Wände(5) nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.
    [12] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass der obere Bereich des umlaufenden Bandes (1) von einerHaube (4) umgeben ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004009709B4|2009-06-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2005-10-20| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: COGNIS IP MANAGEMENT GMBH, 40589 DüSSELDORF, DE |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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