-
Die Erfindung betriflt eine Strahlmühle zum Zerkleinern und anschließenden
Dispergieren von Feststoffen in einer Trägerflüssigkeit, wobei die Feststoffteilchen
in einem aus der verdampften Trägerflüssigkeit bestehenden, mit hoher Geschwindigkeit
bewegten Gasstrom suspendiert sind.
-
Eine bekannte Strahlmühle dieser Art arbeitet mit einem Trägermittel
in Form eines verflüssigten, im Normalzustand gasförmigen Mediums, das bereits bei
geringer Erwärmung in den gasförmigen Zustand übergeht, und eignet sich daher zum
Zerkleinern von gegen Wärme empfindlichen festen Stoffen wie Harzen od. dgl.
-
Eine solche Strahlmühle soll erfindungsgemäß nun so weitergebildet
werden, daß Chemikalien, wie Ruß) die an sich hydrophob und daher schwierig mit
Wasser zu mischen sind, zerkleinert werden sollen. Um z. B. sehr fein vermahlenen
Ruß zum späteren Einbringen in Kautschukprodukte zu erhalten, wurde bisher das Dispergierungsmittel,
wie Detergentien oder oberflächenaktive Mittel, in die Aufschlämmung eingebracht.
Diese Dispergierungsmittel beeinflußten jedoch die Bindung zwischene dem Ruß und
Kautschuk nachteilig und erniedrigten dadurch die Verstärkungswirkung des Rußes
erheblich. Außerdem ergab das Erfordernis zur ansatzweisen Herstellung der Aufschlämmungen
vor der Verwendung verschiedene Probleme bei der Lagerung, wie z. B. Verunreinigungen.
Die Anwendung der Dampfvermahlung brachte einen großen Apparateaufwand mit sich,
vor allem bestanden Beschränkungen hinsichtlich der zulässigen Dampftemperaturen.
-
Erfindungsgemäß soll nun eine auch für die Rußzerkleinerung und Dispergierung
geeignete Strahlmühle geschaffen werden, in der selbst praktisch alle Vorgänge vom
Einführen der verschiedenen Medien und Stoffe bis zum Abziehen der wäßrigen Suspension,
mit zwischengeschaltetem Mischen, gegebenenfalls Koagulieren usw. in ein und derselben
Vorrichtung durchgeführt werden.
-
Erreicht wird dies bei einer Strahlmühle zum Zerkleinern und Dispergieren
von Feststoffen in einer Trägerflüssigkeit, wobei die Feststoffteilchen in einem
aus der verdampften Trägerflüssigkeit bestehenden, mit hoher Geschwindigkeit bewegten
Gasstrom suspendiert sind, dadurcll, daß die Strahlmühle in bekannter Weise aus
einem rotationssymmetrischen flachen Gehäuse besteht, dessen peripherer Bereich
als ringförmige, mit etwa tangential einmündenden Düsen versehene Mahlkammer ausgebildet
ist und in dessen zentralem Bereich eine Kondensierkammer vorgesehen ist, an deren
eine Stirnseite ein Zulaufrohr für ein Kühlmedium und auf der gegenüberliegenden
Stirnseite ein Auffangbehälter für die kondensierte flüssige Feststoffsuspension
angeordnet ist.
-
Vorzugsweise weist das Gehäuse zwischen der peripher angeordneten
Mahlkammer und der zentral angeordneten Kondensierkammer eine ringförmige Vorkühlkammer
auf, die mit Düsen für ein Vorkühlmedium versehen ist.
-
Zweckmäßig wird die ringförmige Vorkühlkammer im Querschnitt mit
einer venturiartigen Einschnürung ausgebildet, an deren engsten Stelle die lDiisen
für das Vorkiihlmedium angeordnet sind.
-
Eine horizontale Ringkammer mit Tangentialdüsen für Medium und Feststoffmaterialien
ist an sich bekannt. Die Materialien rotierens hierbei aber lediglich innerhalb
eines Horizontalwirbels, der
durch das-aus den Tangentialdüsen kommende Medium gebildet
wird und fallen dann durch die Mitte in eine Sammelkammer durch, wo die Feststoffe
vom Medium getrennt werden ; die Feststoffe fallen in einen Behälter, während das
gasförmige Medium durch eine oberhalb des Sammlers angeordnete Leitung nach oben
durchtritt.
-
Hierdurch lassen sich aber nicht die günstigen Strömungsverhältnisse,
die erfindungsgemäß auf Grund der am Umfang ringförmig ausgebildeten Mahlkammer
mit etwa tangential einmündenden Düsen sich einstellen, erreichen. Bei der bekannten
Strahlmühle ist zwar eine zentrale Leitung vorgesehen, diese Leitung wird jedoch
lediglich dazu benutzt, das Material einzuspeisen, und dient nicht der Zuführung
eines gesonderten Mediums, beispielsweise eines Kühlmediums, wie dies erfindungsgemäß
der Fall ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ergeben sich zahlreiche in der
Figurenbeschreibung genannte Vorteile, insbesondere auch für die Rußverarbeitung.
-
So wird das Phänomen, daß Sauerstoff auf den Oberflächen der Rußteilchen
in Form von Ruß-Sauerstoff-Komplexen chemiesorbiert wird und daß dieser Oberflächensauerstoff
eine verzögernde Wirkung auf die Vulkanisation der verstärkten Kautschukprodukte
hat, dadurch günstig beeinflußt, daß durch die erfindungsgemäße Strahlmühle jeder
Oberflächensauerstoff auf den Teilchen entfernt wird.
-
Auch ist es erfindungsgemäß möglich, verstärkte polymere Substanzen
durch einmalige Aufgabe in die Strahlmühle zu bilden, wobei das Mahlen der Verstärkungsteilchen,
das Mischen der Teilchen mit der polymeren Substanz im fließfähigen Zustand und
das Koagulieren des Gemisches automatisch einander unter günstigen Bedingungen in
den richtigen Mengenanteilen erfolgen.
-
Erstaunlich ist auch, daß trotz der vielerlei Funktionen der Strahlmühle
diese nur vergleichsweise geringe Abmessungen aufweist.
-
Günstig ist es auch, daß die Größe der koagulierten Teilchen leicht
nach Wunsch variiert werden kann.
-
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun an Hand
der Zeichnung näher erläutert werden, in der Fig. 1 teilweise schematisch eine Seitenansicht
einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt ; Fig.2 ist ein Schnitt längs
der Linie 2-2 in Fig. 1 ; Fig.3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 ;
F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2.
-
Die allgemein mit 10 bezeichnete Strahlmühle weist in ihrem unteren
Teil einen Auffangbehälter 12 auf, der an seinem oberen Ende mit einel radial sich
nach außen erstreckenden flachen Mühlengehäuse 14 in Verbindung steht. Das flache
Gehäuse 14 teilt sich auf in eine äußere ringförmige Mahlkammer 16, eine mittlere
Einschnürung 18, die als Vorkühlkammer dient, und eine ringförmige zentral gelegene
Kondensierkammer 20. Die Kondensierkammer 20 ist mit einer mittigen öffnung versehen,
durch welche ein Wasserzulaufrohr 22 geführt ist, innerhalb dem koaxial ein Belüftungsrohr
24 mit einem Steuer-bzw.
-
Rückschlagventil 2S angeordnet ist. Die Außenwand
des
Rohres 24 befindet sich unter Abstand zur Innenwand des Rohres 22.
-
Das flache Gehäuse 14 ist außen von einer Ringleitung 26 umgeben,
die über eine ventilgesteuerte Leitung 27 mit einer Dampfquelle verbunden ist und
mit dßer Mahlkammer 16 durch mehrere Düsen 28, die tangential relativ zum Umfang
des Gehäuses 14 angeordnet sind, in Verbindung steht. Die Düsen 28 sind vorzugsweise
in der sogenannten Konvergenz-Divergenz-Bauart ausgeführt. Diese Art von Düse ergibt
tYberschallgeschwindigkeiten, d. h. Geschwindigkeiten, die größer sind als die Geschwindigkeit
von Schall im gleichen fließenden Medium bei gleichem Druck und der gleichen Temperatur.
Die tangentiale Anordnung der Düsen ist so getroffen, daß der Dampfweg von einer
Düse den Dampfweg von der anderen kreuzt, wodurch größere Möglichkeiten für den
Aufprall der Teilchen in den Strömen gegeneinander hervorgerufen und dadurch eine
erhöhte Pulverisierung auf Grund der Zusammenstöße der Teilchen bewirkt wird.
-
Die Geschwindigkeit nimmt mit der Temperatur zu, die kinetische Energie
erhöht sich bekanntlich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Kommt daher zum Temperaturanstieg
ein weiterer Anstieg der Düsenaustrittsgeschwindigkeit, so wird die erhaltene kinetische
Energie noch weiter erhöht und demgemäß wird der Grad der Pulverisierung auf Grund
des Zusammenstoßes der Teilchen noch stärker erhöht. Versuche haben gezeigt, daß
bei Verwendung von Dampf mit einer Temperatur von 227° C die Düsen austrittsgeschwindigkeit
einer gewöhnlichen Düse ohne Uebergang etwa 470 m/s beträgt, was Schallgeschwindigkeit
bedeutet und einen Faktor der kinetischen Grundenergie von 100 °/o ergibt. Bei 427°
C beträgt bei Verwendung der übergangslosen Düse die Geschwindigkeit etwa 579 mls
bei einem Faktor der kinetischen Energie von etwa 105 °/o ; bei 538° C beträgt die
Geschwindigkeit etwa 625 m/s bei einem Faktor der kinetischen Energie von etwa 175
°/o. Wenn jedoch eine Konvergenz-Divergenz-Düse bei Dampf von 4272 C verwendet wird,
erhält man eine tZberschallgeschwindigkeit von etwa 945 m/s bei einem Faktor der
kinetischen Energie von etwa 400°/n, während bei 538° C mit einer solchen Düse die
Geschwindigkeit etwa 1372 m/s bei einem Faktor der kinetischen Energie von etwa
850°lo beträgt.
-
Die Tangentialanordnung der Düsen 28 wirkt mit einer tangentialen
Zufuhr des Rußes oder des anderen zu pulvernden Materials zusammen, um eine drehende
Bewegung des Gemisches von Dampf und Teilchen in der Mahlkammerl6 zu erzeugen. Der
Ruß oder das andere teilchenförmige Material wird in einen ringförmigen Verteilerstutzen
30 mittels eines oder mehrerer Aufgabebehälter 32 mit Venturidüsen 34 eingeführt.
Diese Venturidüsen werden mit Antriebsdampf durch die Zuführungen 36, die mit einer
Quelle für Dampf (nicht gezeigt) verbunden sind, gespeist. Gewünschtenfalls können
die dampfbetriebenen VenturizufuhrvorrichtungeP. durch mechanische Schneckenförderer
oder andere Arten von Zufuhrvorrichtungen ersetzt werden. Die kreisförmige Ringleitung,
welcher die Venturidüsen das Material zuführen, liegt über der Mahlkammer 16 und
ist damit mittels mehrerer tangentialer Einlaßdüsen 38 verbunden.
-
Das Mahlen oder Pulverisieren des Rußes in der Kammer 16 wird durch
die heftige Strahlwirkung des
durch die Düsen 28 eingeführten Dampfes bewirkt, wobei
die Festteilchen durch die Ströme mit Schall-oder Überschallgeschwindigkeit in heftiger
Turbulenz gebracht werden und miteinander zusammenstoßen und sich schnell aneinander
zerreiben. Wenn die gepulverten Teilchen in dem durch den Dampf hoher Geschwindigkeit
erzeugten Wirbel herumgewirbelt werden, werden die feineren Teilchen durch den viskosen
Zug des Dampfes radial nach innen gegen die Vorkühlkammer 18 getragen, während die
schwereren Teilchen weiter herumwirbeln und miteinander in der Kammer 16 zusammenstoßen,
wo zusätzliche Rohbeschickung aus den Düsen 38 mit ihnen zusammentrifft, bis sie
ihrerseits zu Teilchen ausreichend feiner Größe gepulvert sind, um nach innen in
die Vorkühlkammer 18 getragen zu werden.
-
In der Vorkühlkammer 18 erhöht sich die Umdrehungsgeschwindigkeit,
da der Durchmesser der Kammer geringer ist als der Durchmesser der Kammer 16, und
demzufolge erhöht sich die Zentrifugalkraft beträchtlich. Die verhältnismäßig enge
Einschnürung hat einen Venturieffekt, um den Dampf und die mitgeschleppten Teilchen
zu beschleunigen. Dies erzeugt seinerseits einen größeren Wirbel, der eine Sperre
um den Wirbel in der Kammer 16 gegen das unabsichtliche Entweichen von größeren
Teilchen bildet.
-
Die feinen Teilchen, die mit dem Dampf vermischt sind, der durch
die Düsen 28 bei einer Temperatur von vorzugsweise etwa 540° C einströmt, gelangen
auf spiralförmigen Bahnen durch die Vorkühlkammer 18 und in die Kondensierkammer
20. Vor dem Eintritt in die Kammer 20 werden sie jedoch der Wirkung von Strahlen
von feinversprühtem Wasser aus Düsen 40 unterworfen, die im Bereich der Vorkühlkammer
18 angeordnet sind. Dieses Wasser wird bei einer ausreichenden Temperatur gehalten,
um einen plötzlichen Temperaturabfall des Dampfes von etwa 540° C auf etwa 107°
C zu bewirken. Die plötzliche Anderung von einer absoluten Temperatur von etwa 813°
K zu einer absoluten Temperatur von etwa 380° K bewirkt eine Volumenabnahme von
über 50°/o zu dem Zeitpunkt, wo der Dampf und die mitgeschleppten Teilchen in die
innere Kammer oder Kondensierkammer 20 eintreten.
-
Das Gemisch aus vorgekühltem Dampf und Teilchen, das jetzt etwa auf
die Hälfte seines ursprünglichen Volumens geschrumpft ist, tritt spiralförmig in
die Kammer20 ein, die zwar etwas breiter als die Vorkühlkammer 18 ist, jedoch insgesamt
eine geringere Strömungsfläche wegen des geringeren Durchmessers der Kammer 20 hat.
In der Kammer 20 wird der vorgekühlte Dampf plötzlich von einem starken Wasserstrom
aus dem Zulauf 22 getroffen, und da der Dampf und die mitgeschleppten Teilchen noch
in einem Wirbel von hoher Intensität wirbeln, wird der Wasserstrom selbst eingefangen
und herumgewirbelt, während der Wirbel ein teilweises Vakuum in der Mitte erzeugt,
das dazu beiträgt, noch mehr Wasser vom Zulauf 22 herabzusaugen. Das im Wirbel gefangene
Wasser bewirkt eine Erniedrigung der Temperatur des Dampfes bis unterhalb des Siedepunktes,
so daß die Kondensation beginnt. Eine zusätzliche Wasserströmung wird am äußeren
Umfang der Kammer 20 durch mehrere tangential angeordnete Düsen 42 gebildet, die
von einem Ringkanal 44 herführen, der mit Wasser unter Druck durch eine Leitung
45 gespeist wird. Das Wasser aus den Düsen 42, das
wegen deren tangentialer
Anordnung in der gleichen Drehrichtung wie der Wirbel in der Kammer 20 fließt, bildet
eine Schranke am äußeren Umfang des Wirbels, so daß jeglicher nicht kondensierter
Dampf zwischen zwei Wasserwänden, d. h. dem Wasser, das vom Zulauf æ eintritt, und
demjenigen, das aus den Düsen 42 eintritt, eingeschlossen wird. Gewúnschtenfalls
kann die tangentiale Anordnung der Düsen 42 so gelegt werden, daß die sich hieraus
ergebende Strömung der Drehungsrichtung des Wirbels in der Kammer 20 entgegengesetzt
ist, so daß eine noch größere Turbulenz zur Erzielung einer noch größeren Mischwirkung
erfogt. Vorzugsweise werden jedoch die Düsen 42 so angeordnet, daß der Wirbelstrom
in der Kondensierkammer 20 vergrößert wird, um das maximale Ausmaß an kinetischer
Energie im Wirbel aufzubauen.
-
Alle nicht kondensierbaren Gase und Dämpfe in der Kammer 20 läßt
man durch das Belüftungsrohr 24 austreten, aus welchem sie in einen Verteiler 46
gelangen, der mit den verschiedenen Aufgabebehältern 32 der Speisedüsen 34 durch
Leitungen 47 verbunden ist. Diese Gase und Dämpfe dienen dazu, die Zufuhr der Teilchen
aus diesen Trichtern zu unterstützen. Das Steuerventil 25 wirkt hier zur Verhinderung
eines Zurückfließens, falls in der Leitung ein übermäßiges Vakuum auftritt.
-
Unterhalb der Kondensierkammer 20 ist ein Auffangbehälter 12 vorgesehen,
der aus einem teleskopförmigen Tauchrohr 48 und einer Gleithülse 49 besteht, wodurch
eine Einstellung der Länge des Behälters 12 je nach Wunsch erfolgen kann.
-
Tangential zum Umfang des Tauchrohres 48 des Auffangbehältersl2 ist
ein Zulaufrohr50 VOIZUgS-weise so angeordnet, daß die daraus austretendeFlüssigkeit,
z. B. Latex, sich in einer Richtung entgegen derjenigen des Wirbels bewegt, wodurch
eine erhöhte Turbulenz und erhöhtes Mischen erfolgen. Gewünschtenfalls kann jedoch
die tangentiale Anordnung des Rohres 50 derart sein, daß der Strom daraus die Rotationsströmung
des Wirbels vergrößert und so eine kinetische Energie erhöht.
-
Wenn der gesamte Wirbel den Boden des Behälters 12 erreicht, gelangt
er in einen verhältnismäßig weiten Mischbehälter 54 wo er zusammenbricht. Das Zusammenbrechen
des Wirbels bewirkt ein großes Ausmaß an Turbulenz. Dies vervollständigt das Mischen
zwischen den Teilchen, die nun in einer wäßrigen Suspension dispergiert sind, und
dem flüssigen Latex. Gleichzeitig wird das Koagulierungsmittel (Koagulans) in den
Mischbehälter 54 durch ein Zulaufrohr 56 eingeführt, das mit einer Dosierpumpe 60
verbunden, ist. Das Koagulans kann jedes geeignete übliche Material sein, wie Alaun,
Säuren (Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Essigsäure), Salze u. dgl. Die
Pumpe 60 ist ihrerseits mit einem Behälter 62 verbunden, der selbst mit einer Quelle
für konzentrierte Säure oder einem anderen Koagulans durch die Leitung64 verbunden
ist. Da das Koagulieren Zeit erfordert, kann der Behälter 54 recht große Abmessungen
haben, wahlweise ist ein Rührwerk 66 im Bereich des offenen Bodens des Auffangbehälters
12 vorgesehen, um in Gegenrichtung zum Wirbel zu roç tieren, so daß eine erhöhte
Turbulenz und ein erhöhter Kontakt zwischen der Suspension von Teilchen und Latex
(Stammansatz genannt) und dem Koagulans eintreten.
-
Der Auffangbehälter 12 ist auf eine gewünschte
Höhe einstellbar, um
darin einen vorbestimmten Druckaufbau zu erhalten, wobei der Druck im Auffangbehälter
von dessen Höhe abhängt. So ergibt beispielsweise ein Auffangbehälter von etwa 3
m Höhe einen Druck von 2 kg/cm2, wobei die Kondensationstemperatur bei diesem Druck
107, 2° C ist. Dieser Druckaufbau hilft dazu, jegliches Verdampfen durch Dampf,
der im Auffangbehälter 12 unkondensiert geblieben ist, zu verhindern.
-
Im oberen Bereich des Behälters 54 ist eine Abflußleitung 68, die
ein Druckeinstellventil 70 aufweist, vorgesehen. Das Ventil 70 ist eine veränderliche
Verengung, um den Druck der Flüssigkeit im Mischbehälter ã4 einzustellen. Dies stellt
seinerseits die Höhe der Flüssigkeit im Auffangbehälter 12 ein. Der Auslaß 68 ist
vorzugsweise umgekehrt tangential relativ zum Fluß des Koagulums im Behälter angeordnet,
so daß das Koagulum normalerweise durch ihn fließt, sobald es dessen Niveau erreicht.
Oben auf dem Behälter 54 ist eine Abzugsleitung 72 vorgesehen, um alle nicht kondensierbaren
Gase vom Behälter abzulassen. Diese Gase werden dann durch eine Leitung73 in einen
Verteiler74 geführt, aus welchem Leitungen 75 in die verschiedenen Aufgabebehälter
32 führen, um die Zuführung des Materials darin zu unterstützen. Ein Ablaß 76 ist
in der Leitung 73 vorgesehen, um einen Teil der nicht kondensierbaren Gase abzulassen.
-
Das Koagulum fließt durch den Auslaß 68 auf ein geneigtes Entwässerungssieb77,
durch welches das Koagulansserum in ein Gefäß 78 gelangt, während die Stammansatzkrume
(die mit Latex bedeckten Rußteilchen) über das Sieb 77 in einen Waschbehälter 80
gelangt. Mindestens einen Teil des Serums, das restliches Koagulansmittel enthält,
wird vom Gefäß 78 durch eme Leitung 82 mit einem Dosierventil 84 darin abgezogen
und gelangt mittels einer Pumpe 88 durch eine Leitung 86 in den Behälter 62. Alles
überschüssige Serum wird vom System durch eine Leitung 90 mit einem Ventil 92 abgezogen.
Im Behälter 62 wird das im Kreislauf zurückgeführte Serum dazu verwendet, den pH-Wert
des frischen Koagulans einzustellen. Wenn beispielsweise die frische Säure einen
pH-Wert von 1, 7 hat und ein pH-Wert von 3 gewünscht ist, wird das Serum zur Einstellung
derselben auf den richtigen Säurezustand verwendet.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß das Ausmaß an Turbulenz im Behälter
54 die Größe der Krume beeinflußt. Je größer der Grad an Turbulenz ist, um so geringer
ist die Teilchengröße der Krume.
-
Die Krume wird gründlich mit Wasser im Waschbehälter 80 gewaschen
und dann durch die üblichen Entwässerungs-, Trocknungs-und anderen Behandlungen
(nicht gezeigt) geführt.
-
Die obige Beschreibung betrifft vor allem die Verwendung von Rußteilchen
als Verstärkung für Kautschuk, insbesondere Synthesekautschuk, der leicht in der
Latexphase mit dem Ruß verteilt werden kann.
-
Es wurde jedoch nun festgestellt, daß andere teilchenförmige Materialien
als Ruß als VerstärkungsmittelfürKautschuk, entweder selbst oderinMischung mit Ruß,
verwendet werden können, wenn man sie fein genug mahlen kann. Zu solchen Materialien
gehören Kieselsäure bzw. Quarz, Talkum, bituminöse und anthrazitische Kohle, Gileonit
u. dgl.
-
Es scheint nun tatsächlich wahrscheinlich, daß eher die Kleinheit
der Teilchengröße als die Zusammensetzung der Teilchen der Hauptfaktor ist, der
deren
Wert als Verstärkungsmittel bestimmt. Unter diesen Umständen ist der erfindungsgemäße
Mechanismus von erhöhter Wichtigkeit, da er es gestattet, Teilchen mit einem Grad
der Zerkleinerung zu erzielen, der bisher nicht möglich war. Dies ist der Fall,
weil der erfindungsgemäße Mechanismus dazu befähigt ist, den höchsten Grad an kinetischer
Energie zu liefern, auf Grund seiner Möglichkeit, hohe Temperaturen von etwa 540°
C anzuwenden, während trotzdem die Menge an Wasser, die zu Kondensationszwecken
benötigt ist, wie oben erwähnt, herabgesetzt ist. Es wurde beispielsweise gefunden,
daß ein Verhältnis von 1 kg Dampf je Kilogramm Ruß zu einer 1000/obigen Produktion
von Teilchen mit einer kleineren Größe als 2, um führt, und davon ist der Hauptteil
kleiner als 1, um.
-
Mit der erfindungsgemäßen Strahlmühle können andere Materialien als
Ruß zur Verwendung als Verstärkungsmittel gemahlen werden, oder Gemische können
durch Verwendung eines Aufgabebehälters 32 für Ruß und eines anderen für Talkum
u. dgl. hergestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, daß das vermahlene Material
nicht nur Verwendung als Verstärkungsmittel findet5 sondern auch gleichzeitig als
Färbepigment, als chemischer Katalysator oder für verschiedene andere mögliche Funktionen
dient.
-
Es ist auch möglich, ein Gemisch von Wasser und Latex als Abschreck-oder
Kondensationsmittel an Stelle von Wasser allein zu verwenden, da das Gemisch durch
den Zulauf 22 in die Mitte der Kondensierkammer 20 eingeführt wird, wo der Dampf
schon fast zur Kondensationstemperatur vorgekühlt ist. Daher besteht nur geringe
Gefahr einer Agglomerisierung des Latex durch Verdampfen von Wasser. Auf diese Weise
kann die Menge an Latex in einem gegebenen Gemisch stark gegenüber derjenigen, die
bisher möglich war, erhöht werden.
-
Andererseits führen die in der äußeren Kammer6 angewandten hohen
Temperaturen nicht nur zu einer Erhöhung in der Geschwindigkeit des Dampfes, sondern
dienen auch dazu, Sauerstoff von den Oberflächen der Rußteilchen zu entfernen, indem
er in Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd in der oben erörterten Weise überführt wird.
-
So kann z. B. èrfindungsgemäß gleichzeitig Kaffee geröstet und gemahlen
und ein Kaffeekonzentrat hergestellt werden, indem grüne Kaffeebohnen an Stelle
der Rußteile verwendet werden und der Dampf durch die Düsen 28 bei einer Temperatur
von etwa 200 bis 320° C eingeführt wird. Die Sammlmng eines Kaffeekonzentrats ergibt
sich in Form einer Aufschlämmung im Behälter d ; 4.
-
Ein derartiges Kaffeekonzentrat behält alle flüchtigen Aromastoffe
bei, und seine Teilchen sind so fein, daß sie nach weiterer Verdünnung als türkischer
Kaffee verwendet werden können. Alternativ können die Feinanteile bei 77 abfiltriert
werden, und das Kaffeekonzentrat kann in eine andere übliche Strahlmühle gespritzt
werden, um Pulverkaffee zu erzeugen. tZberdies kann das fließfähige Medium aus den
Düsen 28 mit so geringem Druck zugeführt werden, daß kein Mahlen, sondern nur eine
Entwässerung und eine Röstung der grünen Kaffeebohnen bewirkt wird. Wenn dann die
gerösteten Bohnen durch den Sprühregen aus den Düsen 40 behandelt werden, werden
sie ausreichend gekühlt und sicher aus der Mühle ohne weitere Verarbeitung entfernt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch außer-
ordentlich gut geeignet
zur Verarbeitung von Kakao und Schokoladeprodukten. Bei den bisher verwendeten üblichen
Arbeitsweisen wird die Kakaobohne zuerst geröstet, dann werden die Bohnen gebrochen
und gereinigt, um die Schale vom Kern zu trennen.
-
Diese Kerne, welche etwa 53 °/o Fett enthalten, werden dann fein vermahlen,
was zu einer dicken, fließfähigen Masse führt, die als » Kakaomasse « bekannt ist.
Diese Masse wird dann einer hydraulischen Filterpressung unterworfen, um ein Filtrat
von Fettmaterial zu erhalten, das als Kakaobutter bekannt ist, während die zurückbleibenden
Feststoffe als Kakaopreßkuchen bezeichnet werden. Der Preßkuchen wird dann durch
Brechen, Mahlen, Kühlen und Klassieren mit kalter Luft in Kakaopulver übergeführt.
Die Kakaobutter wird bei der Herstellung von Süßschokolade, Milchschokolade und
Schokoladenüberzügen in folgender Weise verwendet : Bestandteile wie Zucker, Milchtrockensubstanzen,
Aromastoffe, Nußfruchtfleisch bzw. Nußkerne u. dgl. werden miteinander vermischt
und zu einer glatten Paste auf Walzenstühlen gemahlen. Die Paste wird dann länge
rem Conchen (Bewegung und Lüftung in Längsreibemaschinen) unterworfen, wonach sie
durch Zugabe der Kakaobutter in gewünschten Mengenanteilen auf die gewünschte Fließfähigkeit
eingestellt wird.
-
Es ist vorteilhaft, den Kern nach Entfernung der Schale zu rösten
anstatt die ganze Bohne, da dadurch nicht nur die Röstwirksamkeit verbessert wird,
sondern der Kern auch brüchiger wird und mit einem Minimum an Aufwand und Kraftbedarf
in die Kakaomasse übergeführt werden kann. Dies wird durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung bewirkt, wodurch der Kakaokern entweder selbst oder mit anderen Bestandteilen
gemahlen werden kann, um gegebenenfalls entweder Kakaopulver oder Kakaomasse zu
bilden. Dies wird bewirkt, indem die Kakaobohnen in der Kammer 14 bei einer Temperatur
von etwa 104 bis 140° C gleichzeitig geröstet und gemahlen werden und das Gemisch
mit einem Kühlmittel, wie beispielsweise trockener Luft bei Zimmertemperatur, Stickstoff
oder Kohlendioxyd, das durch Düsen 40 eingespritzt wird, abgekühlt wird. Kakaobutter
wird dann bei 42 zugegeben und das erhaltene Produkt ist eine Kakao-bzw. Schokoladenmasse.
Wenn man keine Kakaobutter zusetzt, ist das erhaltene Produkt ein Trockenpulver,
das eine neue Art von Bitterbackschokolade darstellt.
-
Will man Süß-oder Milchschokolade haben, werden die anderen Zusätze
wie Zucker, Milchtrockensubstanzen, Aromastoffe u. dgl. entweder durch die Beschickungseinlässe
38 oder durch die Düsen 40 oder durch beide zugesetzt. Gewünschtenfalls können getrennte
Düsen in der Kammer 14 für diesen Zweck vorgesehen sein.
-
Wenn das Rösten vor der Einführung des Rohmaterials in die Kammer
14 bewirkt wird, können alle drei Arten von Schokolade, d. h. Bitterschokolade,
Süßschokolade und Vollmilchschokolade in der Kammer 14 gepulvert und erforderlichenfalls
durch Sprühen aus den Düsen 40 gekühlt werden, wodurch eine neue Art von Trockenpulver
erhalten wird.
-
Dieses Pulver kann zu Schokoladetafeln gepreßt werden, oder wenn
man eine Masse erhalten will, kann das Kühlen bei 40 weggelassen werden und ein
etwas erwärmtes, íließfähiges Medium kann bei 42 eingeführt werden, um die Schokolade
zu schmelzen.
-
Sie kann dann durch Abkühlen verfestigt werden.
-
Der Behälter 54 kann in Verbindung mit dem Rührwerk 66 verwendet werden,
um ein Conchen nachzuahmen. Bei dieser Arbeitsweise, bei der die Kerne vorgeröstet
werden, befinden sich die bei 28 einketenden Gase entweder bei Zimmertemperatur
oder sind etwas gekühlt. In Fällen werden, da Kakaobutter bei 33° C schmilzt, gekühlte
Gase unterhalb 21° C bei 28 eingeführt, und die verfestigte Kakaobutter kann dann
an jeder Stelle danach eingeführt werden, um ein Pulver zu ergeben.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß nicht nur Pulverkaffee und gepulverter
Kakao und gepulverte okolade, sondern auch viele andere gepulverte Nahrungsmittel
ein Problem bezüglich der Dispergierung des Pulvers in Wasser ader anderen Flüssigkeiten
darstellen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß überwunden, indem die Teilchen,
während sie sich in Suspension befinden, mit benetzbaren Substanzen wie Zucker u.
dgl. überzogen werden, wodurch beim Mischen des netzbaren Materials mit der Flüssigkeit
dieses schmilzt und die Spannung herabgesetzt wird, so daß die Teilchen voneinander
abgestoßen werden und eine sofortige Homogenisierung erreicht wird.
-
Weiter sei darauf hingewiesen, daß das durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung erhaltene zerkleinerte Material als Füllstoffe für andere Substanzen
als Natur-oder Synthesekautschuk verwertbar ist. So kann beispielsweise die Vorrichtung
ver vendet werden, um Färbepigmente, HBindemittel, Verstärkungsmittel, Antistatikmittel,
magnetische Mittel oder verschiedene andere Arten von Mitteln für die Dispergierung
in thermoplastischen oder hitzehärtbaren synthetischen Harzen sowie Keramikmassen,
Glas u. dgl. zu liefern.
-
Es ist auch möglich, ein anderes fließfähiges, gasförmiges oder flüssiges
Medium als Wasser als Vorkühlungsmittel vor dem Eintritt der Wirbelflüssigkeit und
der eingeschlossenen Teilchen in die Kondensierungskammer 20 zu verwenden.