DE2321804C3 - Vorrichtung zum Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit einem Kühlmittel - Google Patents
Vorrichtung zum Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit einem KühlmittelInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit
einem Kühlmittel, mit einer von einem Brei aus Eiskristallen und auszuwaschender Flüssigkeit zwangszudurchströmender
Rohrleitung und einem einen Teil eines Kreislaufs für das Kühlmittel bildenden Separationstank
zur Trennung von ausgewaschener Flüssigkeit und Kühlmittel.
Üblicherweise werden in Lösung gebildete Eiskristalle wie z. B. bei der Gefrierumwandlung von Meerwasser
in frisches Wasser oder bei der Orangensaftkonzentration, mit frischem Wasser gewaschen, wobei hierfür eine
Anzahl verschiedener Verfahren Verwendung findet.
Als Beispiel sei ein Verfahren zum Waschen von Eiskristallen genannt (DE-AS 15 19 825), bei dem zur
Durchführung des Verfahrens Zentrifugen eingesetzt werden. Dabei werden die beim Gefrierkonzentrieren
von wässrigen Lösungen in einem Kristallisator gebildeten Eiskristalle durch die Zentrifugen vom
Konzentrat abgetrennt wobei das Waschen gleichzeitig mit dem Zentrifugieren erfolgt und das aus der
wässrigen Lösung oder den Eiskristallen gewonnene ι ο Eiswasser als Waschflüssigkeit verwendet wird.
Ein weiter bekanntes Verfahren (GB-PS 995156)
sieht das Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit einem Kühlmittel vor, wobei eine
Vorrichtung verwendet wird, bei der ein aus Eiskristallen
und auszuwaschender Flüssigkeit bestehender Brei in einen großen Behälter eingeführt wird, m welchem
die Trennung der Eiskristalle von der auszuwaschenden Flüssigkeit in erster Linie durch Aufschwimmen der
Eiskristalle im Tank erfolgt Dies erfordert allerdings eine gewisse, von außen kaum zu beeinflußende Zeit
und da sich der Bestand an Eiskristallen in diesem Behälter als Produkt der Zufuhr von Eiskristallen pro
Zeiteinheit und Aufschwemmzeit errechnet, ist die Größe des Durchsatzes von Eiskristallen mit der
Behältergröße gekoppelt Je größer demnach der Durchsatz an Eiskristallen sein soll, desto größer wird
zwangsläufig die Gesamtanlage.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und an die verschiedensten Ausstoßmengen gleichermaßen
angepaßte Vorrichtung zum Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit einem Kühlmittel zu
schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Kühlmittel die Rohrleitung im Gegenstrom zum
Brei durchsetzt, daß der Austritt des Kühlmittels aus der Rohrleitung durch eine perforierte Zone der Wand
derselben gebildet ist und daß der Separationstank die perforierte Zone umgibt.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen den Durchsatz an Eiskristallen einfach durch eine
Erhöhung der Fördergeschwindigkeit des Breis und der Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels im Gegenstrom
zu vergrößern, ohne die Vorrichtung bzw. die Rohrleitung notgedrungen vergrößern zu müssen.
Weitere Vorteile und Merkmale sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine so Waschvorrichtung, wobei als Waschflüssigkeit Butan
verwendet wird;
F i g. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Ende einer Leitung, einen Salzwassertank und einen Schmelztank
eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei als Waschflüssigkeit Butan verwendet wird; und
F i g. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Ende einer Leitung, einen Salzwassertank und einen Schmelztank
eines dritten Ausführungsbeispiels, wobei als Waschflüssigkeit ein fluorchlorierter aliphatischer Kohlenwasserstoff
verwendet wird.
Die zu waschenden Eiskristalle werden durch die Direktkontaktkristallisation des Eises von Wasser
gewonnen. Das dem Wasser zu diesem Zweck zugeführte Kühlmittel wird gleichzeitig als Waschflüssigkeit
für die so gebildeten Eiskristalle benutzt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden Eiskristalle 10 als Schlamm in einen Einfülltrichter 11 mit Hilfe irgend
einer herkömmlichen Einrichtung (nicht abgebildet)
gegeben. Der Einfülltrichter il mündet in eine Leitung
12, welche einen Schneckenförderer 13 enthält, der von
einem Getriebekopfmotor 14 angetrieben wird. Der Förderer 13 preßt die Kristalle zusammen und fördert
sie durch die Leitung 12 mit einer Geschwindigkeit von 4 m pro Minute oder weniger.
Der Teil 15 der Wand der Leitung 12 die durch den Salzwasseriank 16 geht, ist fein perforiert oder porös.
Das Ende der Leitung 12, das in den Schmelztank 17 mündet, ist bei 18 abgeschnürt Ein Ringmantel 19 führt
der Leitung 12 zwischen den Tanks 16 und 17 durch Öffnungen 20 flüssiges Butan zu. Das Butan fließt
entgegen der Bewegung der Eiskristalle 10 durch die Leitung 12 und tritt durch die poröse Wand 15 in den
Salzwassertankg|6 zus. Das Salzwasser, das durch den
Einfülltrichter ff in die Leitung 12 eintritt, wird aus den
Eiskristallen 10 gedrückt und fließt durch die poröse Wand 15. Salzwasser, das durch Butan von den
Eiskristallen 10 abgewaschen wurde, fließt ebenfalls durch die poröse Wand 15. Das Salzwasser Ά in Tank
11 setzt sich im flüssigen Butan 23 ab und wird durch das
Rohr 24 entzogen.
Etwas Butan fließt von den Öffnungen 20 zum Tank 17, jedoch reduziert die Verengung 18 den Butanfluß,
indem sie die Kristalle 10 fester zusammendrückt Durch Pumpen 25 und 26 wird Butan durch die Rohre 27 und 28
zum Ringmantel 19 gepumpt, um einen konstanten Kreislauf von flüssigem Butan als Waschflüssigkeit zu
gewährleisten. Eiskristalle im Tank 17 setzen sich in dem
Butan ab und werden durch einen Wärmeaustauscher 30 oder ähnlichem geschmolzen. Resultierendes Frisch
wasser 33 wird durch ein Rohr 31 entzogen.
Dem Salz- und Frischwasser wird weiter unter Vakuum Butan entzogen, und das wiedergewonnene
Butan dem System wieder zugeführt Dieses wiedergewonnene Butan und zusätzliches Butan zum Ausgleichen
von Verlusten im System werden durch eine Pumpe 32 zurückgeführt Die Temperatur des flüssigen
Butans wird am besten durch seinen Druck geregelt Wenn das Waschen der Kristalle etwas Schmelzen der
Kristalle erforderlich macht, kann die Temperatur des Butans auf über 00C erhöht werden, obwohl wirksames
Kristallwaschen im allgemeinen unter 00C durchgeführt werden kann.
In F i g. 2 wird ein Eiskristall- und Salzwasserschlamm oder -matsch 39 von einem Förderer (nicht abgebildet)
durch eine Leitung 40, ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, gedrängt. Die Leitung 40 geht durch einen Salzwassertank
41 zu einem Schmelztank 42 und besitzt einen porösen Wandteil 43 innerhalb des Tanks 41. Die Pumpe so
44 entzieht dsm Tank 41 flüssiges Butan 38 und bringt es zum Tank 42, so daß das Butan im Gegenstrom zu der
Bewegung der Eiskristalle 39 in der Leitung 40 fließt. Das von den Eiskristallen 39 abgewaschene Butan und
Salzwasser fließt durch die Wand 43. Das Salzwasser 45 klärt sich vom Butan 38 und wird durch das Rohr 46
entzogen. Die gewaschenen Eiskristalle 39 treten in den Tank 42 ein und setzen sich in dem sich darin
befindlichen flüssigen Butan ab und werden mit Hilfe des Wärmetauschers 47 geschmolzen, um Frischwasser
zu erhalten, welches durch das Rohr 49 entzogen wird. Die Pumpe 50 ersetzt das durch das System
verlorengegangene Butan. Entzogenes Salzwasser und Frischwasser werden weiter von Butan gereinigt. Die
Temperatur des flüssigen Waschbutans wird dadurch reguliert, daß es, wie allgemein bekannt, unter
gegebenem Druck teilweise verdampft wird. Je nach Wunsch kann das Waschen mit Butan bei über 0°C
durchgeführt werden, um eine regulierte Oberflächenschmelzung auf den Kristallen zu erreichen, was eine
vollständige Salzwasserentfernung garantiert
In F i g. 3 ist eine Eiskristallwasch vorrichtung dargestellt,
weiche der in Fig.2 ähneit, jedoch wird als
Waschflüssigkeit fluorchlorierter aliphatischen Kohlenwasserstoff benutzt Eine Leitung 60 enthält Eiskristall-
und Salzwassermatsch 59, der von einem Förderer (nicht abgebildet) durch die Leitung hindurchgedrängt
wird. Die Leitung 60 geht durch einen Salzwassertank
61 zu einem Schmelztank 62 und besitzt einen porösen Wandteil 63 innerhalb des Tanks 61. Die Pumpe 64 zieht
den flüssigen fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff 58 aus dem Tank 61 und leitet ihn zum Tank 62,
so daß der flüssige Kohlenwasserstoff gegen den Eiskristallmatsch 59 fließt, um die Eiskristalle zu
waschen. Der von den Kristallen abgewaschene fluorchlorierte aliphatische Kohlenwasserstoff und das
Salzwasser fließen durch die Wand 63. Das Salzwasser 65 schwimmt auf dem fluorchlorierten aliphatischen
Kohlenwasserstoff 58 und wird durch das Rohr 66 entzogen. Die gewaschenen Eiskristalle 59 gelangen in
den Tank 62 und schwimmen darin auf dem flüssigen Kohlenwasserstoff, wo sie mittels des Wärmetauschers
67 geschmolzen werden und Frischwasser 68 ergeben, welches durch das Rohr 69 entzogen wird. Das
entzogene Salz- und Frischwasser kann weiter vom fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff gereinigt
werden. Die Pumpe 70 ersetzt den im Waschteil des Systems verlorengegangenen fluorchlorierten aliphatischen
Kohlenwasserstoff. Die Temperatur des flüssigen fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffs wird
durch Druckregelung aufrecht erhalten und kann ebenfalls nach Wunsch auf über 0° C erhöht werden.
Die in F i g. 1 gezeigte Waschvorrichtung kann auch zum Waschen der Eiskristalle mit flüssigem fluorchlorierten
aliphatischen Kohlenwasserstoff modifiziert werden. Die Tanks 16 und 17 werden mit gemeinsamen
Pumpen und Verrohrungen abgeändert, so daß Frisch- und Salzwasser von den Tanks oben entfernt werden
kann.
Hierbei können zahlreiche Arten von fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen benutzt werden, wie
z.B. Octofluorcyclobutan, welches bei —5,8°C bei
Luftdruck siedet und deshalb unter einem schwachen Vakuum benutzt werden sollte. Octofluorcyclobutan ist
jedoch relativ teuer.
Von besonderer Bedeutung ist insbesondere der Gebrauch einer Mischung aus einem fluorchlorierten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit der chemischen Formel CClF2-CClF2 und Difluordichlormethan in
einem Verhältnis von etwa 80 :20, die den Siedepunkt in dem gewünschten Temperaturbereich aufweist und die
Kosten für den fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff niedrig hält. Das Verhältnis kann zwischen
60:40 und 90:10 variiert werden und dennoch ausreichend nahe dem gewünschten Druck in der
Waschvorrichtung wirksam sein. Difluordichlormethan allein bildet Hydrate; ein Gemisch aus Difluordichlormethan
und einem fluorchlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff mit der chemischen Formel CCIF2-CClF2
bildet keine Hydrate.
Verfahrensmäßig wird bei der Vorrichtung ein Salzwasser- und Eiskristallschlamm durch eine Leitung
geprebt und flüssiges Butan oder ein fhiorchlorierter
aliphatischer Kohlenwasserstoff als Waschflüssigkeit den Eiskristallen zugeführt, um das Salzwasser zu
entfernen. Die Waschflüssigkeit wird zumindest teilwei-
se gegen die Bewegung der Eiskristalle durch die Leitung gepreßt und fließt von der Leitung durch einen
perforierten Wandteil in einen Tank, in welchem Salzwasser und Waschflüssigkeit sich trennen. Ein
zweiter Tank am Ende der Leitung nimmt die gewaschenen Eiskristalle auf, welche geschmolzen
werden, während sie sich von der Waschflüssigkeit trennen. Die Waschflüssigkeit wird wieder in Umlauf
gebracht. Mit dieser Verfahrensweise wird anhaftendes Salzwasser wirkungsvoll von Eiskristaüen entfernt und
zwar ohne Gebrauch von frischem Waschwasser, weshalb das Verfahren somit leistungsfähiger als die
bekannten Verfahren ist.
An Stelle von Salzwasser kann sowohl Zitrussaft, Kaffee oder Tee als auch Bier oder Wein verarbeitet
werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Waschen von Eiskristallen durch direkten Kontakt mit einem Kühlmittel, mit
einer von einem Brei aus Eiskristallen und auszuwaschender Flüssigkeit zwangszudurchströmender
Rohrleitung und einem einen Teil eines Kreislaufs für das Kühlmittel bildenden Separationstank
zur Trennung von ausgewaschener Flüssigkeit und Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel die Rohrleitung (12, 40, 60) im Gegenstrom zum Brei durchsetzt, daß der Austritt
des Kühlmittels aus der Rohrleitung durch eine perforierte Zone (15, 43, 63) der Wand derselben
gebildet ist und daß der Separationstank (16,411,61)
die perforierte Zone umgibt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangsende der Rohrleitung (12) verengt ausgebildet ist und daß sich der Eintritt
des Kühlmittels in die Rohrleitung zwischen der Verengung (18) und der perforierten Zone (15)
befindet
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgangsende der Rohrleitung
(12, 40, 60) ein mit einer Heizung (30, 47, 67) versehener Schmelztank (17, 42, 62) für die
Eiskristalle vorgesehen ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztank (17) mit einem in den
Kühlmittelkreislauf führenden Kühlmittelabzug (26, 28) versehen ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Kühlmittel Butan und die auszuwaschende Flüssigkeit
Salzwasser ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abzug für das Kühlmittel aus dem
Separationstank (41) und der Abzug für das Kühlmittel (26,28) aus dem Schmelztank (42) - über
eine Verbindungsleitung miteinander verbunden — im oberen Bereich der beiden Tanks und die
Heizung (30) im Bodenbereich des Schmelztanks befinden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Kühlmittel ein fluorchlorierter aliphatischer Kohlenwasserstoff
und die auszuwaschende Flüssigkeit Salzwasser ist, dadurch gekennzeichnet daß sich der
Abzug für das Kühlmittel aus dem Separationstank und der Abzug für das Kühlmittel aus dem
Schmelztank — über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden — im Bodenbereich der
beiden Tanks und die Heizung im oberen Bereich des Schmelztanks befinden.
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