Lödige工艺技术的真空混合反应器使在同一台机器中依次执行几个步骤成为可能。
最重要的一类化学反应是固-液反应。这通常需要将固体或固体与液体反应剂紧密接触,以在尽可能短的时间内实现定量转换。下面将详细介绍两个例子:可可的碱化和金属肥皂的生产。
Alkalisation的可可
未经处理的可可相当酸。它的pH值在5到5.5之间。由于这个原因,荷兰人科恩拉德·范·侯登在近200年前发明了一种降低可可酸度的工艺,称为“荷兰化”或碱化。在这个过程中,可可糊用碱性溶液处理。通常碱金属氢氧化物或碳酸盐用于此目的。用这种方法碱化可可,使它的味道更温和,颜色与未经处理的生产品不同。通过系统地选择合适的工艺条件,可以生产红可可或黑可可。
尤其是黑可可越来越受欢迎。它使饼干和其他烘焙食品呈现出强烈的深色。
为了达到深色,反应通常需要比传统的荷兰工艺高得多的压力和温度。要求温度为150°C,工艺压力为5bar。
碱化后的可可粉必须在接下来的步骤中干燥到湿度小于5%。这种干燥过程在真空中快速而轻柔地进行。
在Lödige Druvatherm®反应器中,反应和干燥两种工艺都可以在理想的条件下进行。
反应和干燥在一台机器
DVT系列的混合反应器和干燥器其特点是在带有加热夹套的圆柱形滚筒中安装特殊的混合元件。混合元件不断地移动反应物质。这确保了单个颗粒经常接触热容器壁,从而优化传热和减少加热时间。
快速旋转的切碎机安装在水平搅拌容器的两侧,防止碱化反应期间结块或类似的结块。
经与碱性反应剂化学反应后,可立即在同一台机器中烘干。为此目的,释放施加的压力表压力,并施加真空。
强烈的可可粉混合确保快速,均匀的干燥。前面提到的切碎机在干燥过程中也很活跃,防止大块结块形成并在其内部捕获水分。
事实上,反应和干燥可以在一台机器上进行,这对客户有几个好处:首先,这节省时间,因为没有排放,内部运输和再填充之间的步骤。第二,Druvatherm®反应堆反应和干燥所需的空间比两个单独的装置要小。
金属皂的生产-在混合反应器中的平稳过程
另一种应用,反应和随后的真空干燥都在Druvatherm®混合反应堆是金属皂的合成。
金属肥皂是由长链脂肪酸和金属氧化物或氢氧化物制成的。从化学上讲,这种转化是典型的酸碱反应。所使用的脂肪酸通常来自植物脂肪或植物油。技术上最重要的一组金属皂是金属硬脂酸盐,它有各种各样的工业应用。硬脂酸钙,硬脂酸锌或硬脂酸镁,仅列举几个,被用作润滑剂和分离剂,稳定剂或疏水剂,以及其他应用。
脂肪酸和金属氧化物或氢氧化物都是固体,可以很容易地在Lödige Druvatherm®混合反应器中混合成宏观均匀的物质。然而,在分子水平上,这些固体中的离子的迁移率不足以在可接受的时间内相互反应。为了提高它们的速度和反应性,就必须加水。当温度升高到150°C时,放热反应只需要几分钟。要真正实现完全转化,密集的混合是绝对必要的。这是保证所有脂肪酸粒子与金属氢氧根和水有充分接触的唯一方法,使反应能够发生。
由于金属皂通常作为无水固体进一步处理,因此有必要将产品干燥,以去除添加的水和反应产生的副产物。正如对碱化可可的描述,这一过程可以直接在同一台机器上进行。化学反应结束后,释放反应器内的压力表压力,并施加真空。混合单元再次确保紊流混合和良好的传热。这使得潮湿的金属肥皂可以轻轻而快速地干燥。切碎机切碎任何出现的结块,使其内部的水分也能迅速被清除。
与短链羧酸的转化
这里描述的转换也可以用短链羧酸如丙酸或丁酸来进行。然而,由于它们在正常条件下是液态的,所以过程略有不同。在这种情况下,首先将固体金属氢氧化物填充到反应器中,然后加入酸。通过调节酸的用量,可以很容易地控制由强放热反应引起的显著热生成。
每个工艺步骤有完全不同的压力和温度值。因此,机器的设计必须适应这些负载循环。当我们设计Druvatherm®混合反应器时,这些负载的变化分别为每个应用程序考虑。即使是较短的批处理时间以及与之相关的压力和温度的频繁变化也可以考虑在内。这防止了材料疲劳,并确保多年可靠运行。
结论
化学液-固反应通常是产品干燥的第二步骤。这两个步骤都可以在一台机器上完成,如果机器的设计适用于整个过程中发生的所有压力和温度范围,那么这台机器有很多优点。Lödige的Druvatherm®混合反应器可以根据具体要求进行定制,并涵盖了广泛的不同应用。
Lödige (Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH)是犁铧®混合机的发明者,是全球领先的混合、造粒、涂层、干燥和反应技术的机器和系统供应商。