DE43681C - Combinirter Apparat zur continulr' liehen Destillation und Concentration. - Gh - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Dieser Apparat ist zur Alkoholdestillation sowie zum Kochen und Hopfen von Bierwürze bestimmt. Er la'fst sich sowohl bei Motorenais auch bei Handbetrieb anwenden. Er besteht aus drei Abtheilungen, welche gleiche Form und Construction, aber verschiedene Gröfse haben. Jede derselben ist ein gleichmäfsig weiter, mit einem etwas gewölbten, abnehmbaren Deckel versehener aufrechtstehender Cylinder, in dem sich ein zweiter doppelwandiger Cylinder befindet, dessen beide Seitenwände oben und unten so mit einander verbunden sind, dafs zwischen ihnen ein dampfdicht abgeschlossener Raum bleibt. Dieser letztere dient zur Aufnahme des Heizungsdampfes und ist in seiner Gröfse so bemessen, dafs die von ihm gebildete Heizfläche mit dem Gehalte der betreffenden Abtheilung im richtigen Verhältnifs steht. Der obere Verschlufs kann abgenommen werden. Der Heizcvlinder läfst sich auch durch eine Dampfspirale ersetzen.

Die Thätigkeit der drei Abtheilungen ist sowohl bei der Alkoholdestillation als auch beim Würzekochen eine gemeinsame und sich gegenseitig ergänzende. Die kleinste, C, mit Heizcylinder ti entspricht dem Vorwärmer anderer Apparate; die mittlere, D, mit Heizcylinder 33 bildet, da bei der Destillation die meisten und stärksten Alkoholdämpfe in ihr erzeugt werden, die eigentliche Destillirblase; die gröfste, E, mit Heizcylinder Φ kann, da in ihr der Hopfenzusatz zur Würze erfolgt, als Braupfanne betrachtet werden.

Bei Apparaten für Motorenbetrieb (Fig. 1) sind die Abtheilungen über einander gestellt und durch drei Circulationspumpen sowohl unter sich als auch mit dem Maisch- oder Würzebehälter B in Verbindung gesetzt, während sie bei solchen für Handbetrieb (Fig. 2) neben einander stehen und lediglich durch ein Röhrennetz zusammenhängen. ./V (Fig. 2) ist ein Querdurchschnitt einer Abtheilung. Der die Heizcylinder umgebende freie Raum bildet den Weg für das zu verarbeitende Material, das den Apparat von unten nach oben durchströmt. Dasselbe wird vermittelst Röhre α von Pumpe F aus Behälter B aufgenommen, als Kühlmaterial durch Kühler K getrieben und durch Röhre b hindurch bis zur Einmündung des Saugrohres von Pumpe G in C emporgehoben; diese hebt es dann bis zur Einmündung des Saugrohres von Pumpe H in D, welche es nach E befördert und schliefslich durch Röhre d aus dem Apparat ausstöfst. Die Stärke des Zuflusses aus B wird durch Hahn 1 (Fig. I und Fig. II) regulirt, der an der Seitenwand des Behälters angebracht ist. Er ist ein nach innen offener, aber nach aufsen abgeschlossener Cylinder & und bewegt sich in einem zweiten, feststehenden Cylinder, in den Röhre α mündet. In die Seitenwand von S ist eine mit der Mündung von α correspondirende eiförmige Oeffnung c eingeschnitten, welche an ihrem breiten Ende die Weite der Röhre hat, nach der anderen Seite hin aber allmälig in eine enge Spitze ausläuft; die Länge der Oeffnung beträgt nahezu die Hälfte des Cylinderumfanges, und ist so bemessen, dafs bei geschlossenem Hahn die Spitze die vordere Wandung von Röhre α berührt. Durch die allmälig in eine Spitze auslaufende Form und die gröfse Ausdehnung der Oeffnung c ist es

ermöglicht, den Materialzuflufs sehr genau zu reguliren.

In den Apparaten für Handbetrieb (Fig. 2) wird das zur Verarbeitung kommende Material vermittelst seiner eigenen Schwere hindurchgetrieben, und fallen daher an ihnen die Pumpen weg. Ihre Füllung beim Beginn der Thätigkeit, sowie die Niveauregulirung bei etwaigem Stillstand der Materialbewegung erfolgt durch den im Behälter O befindlichen Schwimmer i? mit Hahn 2. Dieselben sind so constrain, dafs, wenn das Materialniveau die Bodenwand von Abflufsröhre d, welche mit dem Mittelpunkt des oberen, horizontal gehenden Theiles der Verbindungsröhren zwischen C, D und E in gleicher Linie liegt, erreicht hat, ο" seine höchste Stelle einnimmt und Hahn 2 vollständig geschlossen ist. So lange der Materialstand sich nicht auf dieser Höhe befindet, steht der Schwimmer ebenfalls tiefer und öffnet dadurch den Hahn in einer der vorhandenen Abweichung entsprechenden Weise. so dafs das fehlende Materialquantum einströmen kann. Die Verbindungsröhren zwischen den drei Abtheilungen, sowie die Pumpen und Ausflufsröhre d sind so angebracht, dafs dieselben sich nur zu etwa ²/_a bis ³/₄ anfüllen können. Der oben frei bleibende Raum dient zur Aufnahme der darin entstehenden Dämpfe, die sich dort die zu ihrem Fortströmen erforderliche Pression schaffen müssen. Die Entleerung des Apparates wird durch geeignete Stellung der Hähne 3, 4 und 5, sowie durch die Pumpen bewerkstelligt.

Die Heizung erfolgt von oben nach unten. und zwar in Apparaten für Motoren betrieb vermittelst Dampfes, in solchen für Handbetrieb vermittelst einer an E angebrachten gewöhnlichen Rostfeuerungsanlage A. In beiden Fällen werden sämmtliebe im Apparate erzeugten Dämpfe als Heizmittel benutzt, indem sie im Innern desselben durch das aufwärts strömende Material abwärts gehen und dabei von ihrer höchsten Temperatur bis zur stärksten Abkühlung ihres Condensaters ununterbrochen erwärmend auf jenes Material einwirken. Der zur Heizung verwendete Wasserdampf tritt durch Röhre f (Fig. 1) nach Heizcylinder ^l? in E, der bei directer Feuerung wegfällt, und bringt die dort befindliche Maische oder Würze zum Kochen. Die hierbei entstehenden Dämpfe gehen durch Röhre i nach Heizcylinder f? in Ζ), erhitzen daselbst nach und nach auch den Inhalt dieser Abtheilung bis zum Sieden und strömen dann nebst dem bis dahin aus ihnen entstandenen Condensat vermittelst Röhre η nach dem Kühler. Die in D zur Entwickelung kommenden Dämpfe dringen durch Rohre ο nach Heizcylinder ti in C, erwärmen das dort angesammelte Material und treten dann durch Röhre r ebenfalls nach dem Kühler, wohin vermittelst Röhre s auch das in C sich ergebende geringe Dampfquantum übergeführt wird.

Um der Materialströmung möglichst wenig Hindernisse zu bieten, sind die Röhren in und 0 durch die Heizcylinder hindurchgeleitet. Am oberen Ende der letzteren ist in geringer Entfernung vom Abtheilungsdeckel und mit demselben parallel laufend eine nahezu bis zur j Seitenwand reichende runde Platte G) befestigt, j die den Zweck hat, alle in D sich bildenden Dämpfe beim Fortströmen durch den Raum zwischen ihr und dem Deckel zu dirigiren. Es geschieht dies behufs Dephlegmation derselben, welche dadurch bewerkstelligt wird, dafs man vermittelst Hahnes 6 Wasser von entsprechender Temperatur auf die Mitte des Deckels der Abtheilung leitet, das, durch ein dort aufgesetztes Vertheilungsbecken u nach allen Seiten dirigirt, denselben vollständig überströmt, sich dann in dem vom aufwärts gebogenen Deckelrand gebildeten Kanal ν wieder sammelt und durch Röhre t abfliefst. An Röhre s in C ist ebenfalls eine Platte ί} angebracht, welche gleiche Form und Gröfse hat wie diejenige in D, aber umgekehrt aufgesetzt ist, so dafs sie gleichsam einen grofsen, fast die ganze Weite der Abtheilung einnehmenden Trichter bildet; sie soll verhindern, dafs die Niederschläge der am Deckel condensirten Dämpfe wieder in das zu verarbeitende Material zurückfallen.

Wenn der Heizungsdampf in den Heizcylinder *■? eingeleitet oder das Feuer in A angezündet ist, wird vermittelst Hahnes 7 in jede der drei Abtheilungen ein entsprechend starker Strom reiner, vorher etwas erwärmter Luft eingeführt, welcher, unter das Niveau des darin befindlichen Materials geleitet, seinen Weg durch die Ableitungsröhren der Dämpfe nimmt und so nicht nur den ganzen Apparat, sondern auch den Kühler durchströmt. Sein Austritt erfolgt bei k, I und m in den mit Wasser gefüllten Behälter J; durch die Länge des unter das Niveau reichenden Röhrentheiles wird die zu gebende Pression bestimmt. Der Luftstrom verhindert ein Uebersteigen des kochenden Materials in D und E und befördert durch seine Bewegung nicht nur den Abzug der Dämpfe, sondern reifst durch dieselbe auch viele den Alkohol verunreinigende Stoffe mit sich fort und sondert sie ab, ehe sie sich niederschlagen können; aufserdem wird durch die von ihm geschaffene Pression die Condensation und Abkühlung wesentlich beschleunigt. Bei und in der Thätigkeit des Apparates bildet die Temperatur in D einen sehr wichtigen Factor. Dieselbe ist stets auf dem Siede-₍ punkt des zu verarbeitenden Materials zu halten, d. h. letzteres mufs darin beständig kochen, ohne dafs der ursprüngliche Siedepunkt des

Inhalts dabei eine Aenderung erfährt. Zu diesem Zwecke mufs die Materialzufuhr dem Materialabflufs und der Verdampfung derart das Gleichgewicht halten, dafs die chemische Zusammensetzung des jeweiligen Gesammtgehaltes dieser Abtheilung immer dieselbe bleibt. Erreicht wird dies theils durch das Gröfsenverhältnifs der letzteren zu dem in ihr befindlichen Heizcylinder 33 und die Stärke des Heizungsdampfes in Φ, theils durch Regulirung des Materialzuflusses und der Materialströmung vermittelst eines automatisch wirkenden Thermoregulators R. Derselbe ist an der Seitenwand von D angebracht und steht mit dem Innern in directer Verbindung. Er wird von den dort sich ergebenden Temperaturschwankungen selbst bewegt und dirigirt diesen entsprechend vermittelst einer besonderen Hebelvorrichtung mit Hemmapparat einerseits Hahn i, andererseits die Pumpenbewegung. Seine Wirkung ist derart, dafs bei einem Steigen der Temperatur die Oeffnung des ersteren vergröfsert und die Geschwindigkeit der letzteren beschleunigt wird. Das Material tritt infolge dessen nicht blos in bedeutenderer Menge ein, sondern es circulirt auch mit vermehrter Geschwindigkeit. Da die Heizkraft dabei immer die gleiche bleibt, mufs die Temperatur niedriger werden und auf die ursprüngliche Höhe zurückkehren. Bei einem Sinken derselben unter den Siedepunkt tritt die entgegengesetzte Bewegung und Wirkung ein. Indem die Temperatur in D sich selbst regulirt, regulirt sie gleichzeitig auch die Thätigkeit des ganzen Apparates. Die Temperatur der Abtheilung C soll sich stets zwischen 60 und 80⁰C. bewegen; je mehr sie sich dem Maximum nähert, desto reiner werden die in D erzeugten Alkoholdämpfe, desto kräftiger wird die Concentration der Würze sein. Ihre Gröfse mufs daher zu dem Quantum der sie passirenden Dämpfe in einem solchen Verbältnifs stehen, dafs diese Grenzen nach keiner Seite hin überschritten werden können. In Abtheilung E mufs ununterbrochen lebhaftes Kochen stattfinden.

Arbeitsweise mit dem Apparate.
Bei der Alkoholfabrikation wird, wenn der Apparat in vorstehend angegebener Weise so weit angefüllt ist, dafs die Maische anfängt, bei c h auszufliefsen, Hahn 1 geschlossen. Röhre g voll Wasser gegossen und vermittelst Hahnes 8 durch Röhre d mit E in Verbindung gesetzt, der Heizungsdampf nach ^ gelassen oder das Feuer angezündet, Behälter J mit Wasser versehen und vermittelst Hahnes 7 der Luftstrom eingeführt. Sobald der Inhalt von D kocht, läfst man durch Hahn 6 das Dephlegmationswasser auffliefsen und setzt den Thermoregulator R in Thätigkeit, wodurch Hahn 1 von neuem geöffnet und, wenn Pumpen vorhanden sind, gleichzeitig die Bewegung derselben wieder eingeleitet wird. Die Maische beginnt den Apparat zu durchströmen und die continuir-

• liehe Destillation nimmt ihren Anfang. Die bei d austretende Schlempe fliefst durch Röhre g ab. Die in den verschiedenen Abtheilungen entstehenden Dämpfe werden getrennt condensin, abgekühlt und ausgeschieden. Der Niederschlag aus Z), der eigentliche Alkohl, wird vermittelst Hahnes g und Röhre h nach dem Rectificator dirigirt; derjenige aus £", der fast aussehliefslich aus Wasser besteht und nur sehr wenig Alkohol enthält, geht durch Hahn 10 und Röhre k nach dem mit Wasser gefüllten Behälter J, wohin vermittelst Röhre / auch

■ das in C sich ergebende Product fliefst. Das Destillat der letzteren Abtheilungen wird durch

' Hahn 1 1 und Röhre ρ nach Behälter L geleitet, von wo es nach geeigneter Stellung des Hahnes 3 Pumpe F auszieht und behufs einer zweiten Destillation nochmals in den Apparat treibt. Dasselbe geschieht am Schlüsse der Destillation auch mit dem ganzen Inhalt von J. Die auf verschiedene Räume vertheilte gesonderte Destillation und Condensation hat den Zweck, die unreinen, alkoholarmen Dämpfe, die sich unter 8o° C. und über dem Siedepunkt der zu destillirenden Maische bilden, von den reineren, alkoholreicheren zu trennen. Wenn sämmtliche vorhandene Maische und die aus den beiden Abtheilungen C und E kommende, in L angesammelte Flüssigkeit mit dem Inhalt von J in den Apparat eingepumpt ist, läfst man durch Behälter B so lange Wasser zufliefsen, bis K und C ganz damit gefüllt ist, schliefst dann Hahn 1 und stellt die Pumpenbewegung ein. Sobald die bei h ausfliefsende Alkoholmenge den Betriebskosten nicht mehr entspricht, wird auch der Heizungsdampf abgestellt, und die Destillation ist beendigt.

Das Kochen und Hopfen der Bierwürze erfolgt ganz in derselben Weise wie das Destilliren der Maische. Die Function des Apparates sowie die Regulirung seiner Thätigkeit sind die nämlichen; nur die Stellung einiger Hähne ist verschieden. Vermittelst 8 wird die Ausflufsröhre d gegen E abgeschlossen; g verbindet durch Röhre in D mit Behälter J und 10 durch Röhre a E mit Kühler M\ 6 bleibt,

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da hier keine Dephlegmaiion erforderlich ist, vollständig geschlossen. Vor der Füllung des Apparates ist der nöthige Hopfen nach E zu verbringen. Derselbe wird am besten in einen nach allen Seiten abgeschlossenen Kupferdrahtcylinder eingehängt; anderenfalls müssen die Mündungen der Zu- und Abflufsröhre mit einer Seihvorrichtung versehen sein. Auch die Würze kann, wie die Maische, durch den Kühler K getrieben und daselbst als Kühl- und Condensationsmittel benutzt werden. In diesem Falle mufs man sie aber — einestheils zur Vermeh-

rung ihrer Haltbarkeit, anderentheils zur Erzielung einer gröfseren Kühlfähigkeit — gleich beim Austritt aus dem Seihbottich rasch auf eine möglichst niedere Temperatur zu bringen suchen. Es ist jedoch zweckmäfsiger, sie aus dem Seihbottich direct nach Abtheilung D überzuführen, was durch geeignete Stellung der Hähne 3 und 4 leicht bewerkstelligt wird. In K kommt alsdann das in M benutzte Kühlmaterial zur Anwendung. Dasselbe, vermittelst Hahnes 12 eingeleitet, steigt durch Röhre b nach C, woselbst es von Hahn 13 durch Röhre χ ausgeschieden wird.

Der Betrieb ist, wie bei der Destillation, ein continuirlicher; die Würze wird in demselben Mafse in den Apparat eingeführt, in welchem sie aus dem Seihbottich abfliefst. Da Hahn 8 geschlossen, kann sie nach vollendeter Concentration nicht wie die Schlempe bei d aus E austreten, sondern ist gezwungen, mit den in dieser Abtheilung entstehenden Dämpfen zusammen im Innern des Apparates nach Kühler K abwärts zu fliefsen. Nach dem Austritt aus demselben wird sie mit dem Condensat der letzteren zur vollständigen Abkühlung vermittelst Hahnes 10 durch Röhre q nach Kühler M dirigirt.

Durch die Heizung des Apparates von oben nach unten und die Materialcirculation von unten nach oben findet von Anfang bis zu Ende seiner Thätigkeit eine einheitliche, vollständige und ununterbrochene Gegenströmung in der Weise statt, dafs die heizenden und dadurch stetig kälter werdenden Dämpfe ununterbrochen abwärts gehen, während das immer wärmer werdende Material fortwährend aufwärts steigt. Der Austausch zwischen der hohen Temperatur der ersteren und der niedrigen des letzteren ist daher ein continuirlicher und deshalb so vollständiger, dafs durch ihn eine merkliche Ersparnifs an Heizkraft erzielt wird.

Eine directe Berührung oder Vermischung der Dämpfe und des zur Verarbeitung kommenden Materials findet nirgends statt; sie können somit, unbeschadet des gegenseitigen Temperaturaustausches , keinen nachtheiligen Einflufs auf einander ausüben. Bei der Alkoholfabrikation ermöglicht der Apparat nicht nur ein vollständiges Ausdestilliren der Maische, sondern liefert auch ein reines, kräftiges Destillat. Beim Kochen und Hopfen der Bierwürze läfst sich nicht blos durch den continuirlichen Betrieb das Malz gründlich ausnutzen, sondern es kann auch keine jener aromatischen Substanzen verloren gehen, die für die Qualität des Bieres von Einflufs sind. Die Concentration der Würze ist sehr kräftig und läfst sich genau controliren und reguliren.

Claims (1)

1. Pa tent-Anspruch:

   Combinirter Apparat zur continuirlichen Destillation (namentlich von Spiritusmaische) und Concentration (namentlich zum Kochen und Hopfen von Bierwürze unter gleichzeitiger Concentration), bestehend aus drei durch Pumpen [FGH, Fig. 1) mit einander verbundenen Destillir- oder Braukesseln (CDE), welche zum Zwecke der Dephlegmation innen mit einer Dampfdirectionsplatte (£,) und aufsen mit einer erhöhten Berandung des Deckels (v), sowie einem auf der Mitte desselben angebrachten, zum Dirigiren des Dephlegmationswassers bestimmten Vertheilungsbecken (u) versehen sind, ferner die Ausmündungsröhren einer (durch Hahn 7 regulirten) Ventilationseinrichtung umschliefsen und zu ihrer Heizung drei Dampfcylinder (& SS QJ enthalten, welche durch Röhren derart zusammenhängen und mit dem Innenraum der Kessel in Verbindung stehen, dafs die in einem der letzteren entwickelten Dämpfe die Heizung des nächstfolgenden bewerkstelligen, sowie ferner die Modification Fig. 2 dieses combinirten Apparates mit neben einander liegenden Destillir- oder Braukesseln (C D E) und ohne Pumpen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.