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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Konzentrator gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der
US 2 732 008 bekannt.
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Ein
Fallschichtverdampfer mit Zwangszirkulation (oft abgekürzt als
FFE), ein kontinuierlicher Konzentrator, welcher im Allgemeinen
in verschiedenen chemischen Verfahren benutzt wurde, umfasst einen
Rohrbündelwärmetauscher,
einen Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider,
eine Rückführleitung,
eine Zirkulationspumpe, eine Abzapfleitung, einen Kondensator, und
eine Herausnahmeleitung. Der Rohrbündelwärmetauscher, welcher eine Heizeinrichtung ist,
beheizt eine Flüssigkeit
mit einem Heizmedium, das unter dem Betriebsdruck auf eine Temperatur oberhalb
des Siedepunkts der Flüssigkeit
erhitzt wurde. Die Erhitzung verändert
die Flüssigkeit
in ein Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit.
Der Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider
teilt die Mischung in eine Gasphase, umfassend den Dampf und eine
Flüssigkeitsphase.
Die geteilte Flüssigkeit
wird zusammen mit dem Rohstoff durch die Rückführleitung zu dem Rohrbündelwärmetauscher
zurück
geführt.
Die Zirkulationspumpe ist in dieser Rückführleitung angeordnet, durch
welche die Pumpe die Flüssigkeit
zwangsweise zirkuliert. Ein Teil der Flüssigkeit, die mit dem Gas-
bzw. Flüssigkeitsabscheider
abgesondert wurde, wird als eine konzentrierte Flüssigkeit
durch die Abzapfleitung abgezapft. Der abgesonderte Dampf wird in
einem Kondensator zu einem Kondensat kondensiert, welches dann durch
die Herausnahmeleitung aus dem System herausgenommen wird.
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Dieser
kontinuierliche Konzentrator wird so betrieben, dass das Niveau
der Flüssigkeit
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider
durch Steuerung der Menge des verdampften Dampfs durch die Einstellung
der Beheizung in der Heizvorrichtung konstant gehalten wird, wobei
das Verhältnis
der Flussrate des Rohstoffs, der in den kontinuierlichen Konzentrator
eingespeist wird, zur Flussrate des Konzentrats, das aus der Abzapfleitung
herausgenommen wird, konstant gehalten wird. Alternativ wird der
Konzentrator so betrieben, dass das Niveau der Flüssigkeit
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider
durch Steuerung der Flussrate des Konzentrats, das durch die Rückführlinie
aus dem Gas- bzw.
Flüssigkeitsabscheider
herausgenommen wird, konstant gehalten wird, während das Verhältnis der
Flussrate des Rohstoffs, der in den kontinuierlichen Konzentrator
ein geführt
wird, zu der Menge des Dampfs, die in der Heizvorrichtung durch
die Steuerung der Beheizung erzeugt wird, durch Einstellung der
Beheizung konstant gehalten wird.
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In
diesen Tagen wurde die Anwendung einer Abscheidungstechnik mit einem
chromatografischen System in großem Maßstab für die Produktion von bedeutenden
Arzneistoffen oder medizinischen Zwischenprodukten beschleunigt.
Als eine Methode zur effizienten Auflösung einer Mischung von optischen Isomeren,
setzt sich eine Abscheidungsmethode mit einem simulierten, sich
bewegenden Bett durch, welche eine kontinuierliche chromatografische
Methode ist, die zur kontinuierlichen Massenproduktion in der Lage
ist. Die optische Auflösung
einer Mischung von optischen Isomeren unter Verwendung dieser Abscheidungsmethode
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett umfasst in herkömmlicher
Weise das optische Auflösen
eines Rohstoffs durch die Methode, um eine verdünnte Lösung, umfassend den beabsichtigten
Bestandteil zu erhalten; das Konzentrieren der verdünnten Lösung mit
einer Schichtheizvorrichtung, um ein Konzentrat herzustellen; und
das Herausnehmen des beabsichtigten Bestandteils in der Gestalt
eines Puders oder eines Kristalls durch Kristallisation bei Wiederverwendung
des Lösungsmittels,
das durch Verdampfung und Kondensation mit einem Kondensator zurück gewonnen
wird. Weil solche Mischungen aus optischen Isomeren oft gegenüber Hitze
anfällig
sind, werden Schichtheizvorrichtungen, wie Fallschichtverdampfer
(FFE) und Wischschichtverdampfer (WFE) gewöhnlich als Heizvorrichtung
verwendet. Die Schichtheizvorrichtung weist eine gute Wärmeübertragungseffizienz
und einen geringen Druckverlust auf, und ist daher zum Betrieb unter
einem verringerten Druck geeignet. Sie ist ebenso dazu in der Lage,
die Temperatur der Heizquelle gering zu halten.
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Auf
dem Gebiet der Herstellung von bedeutenden Arzneistoffen oder medizinischen
Zwischenprodukten unter Verwendung einer Abscheidungsmethode mit
einem simulierten, sich bewegenden Bett, ist eine strenge Produktionsstättenkontrolle,
basierend auf GMT erforderlich. Der Grund dafür ist, dass sowohl die Arzneistoffe
als auch die medizinischen Zwischenprodukte extrem teuer sind.
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Diese
strenge Produktionsstättenkontrolle wird
ebenso beim Kristallisationsschritt eingesetzt. Insbesondere wenn
die Konzentration einer Lösung, die
dem Kristallisationsschritt zugeführt wird, zu klein ist, kann
dies zu einer schlechten Kristallisation des beabsichtigten Bestandteils
führen;
Es ist zu berücksichtigen,
dass ein für
die Chromatographie verwendetes Lösungsmittel in üblicher
Weise ein gutes Lösungsmittel
für den
beabsich tigten Bestandteil ist; in anderen Worten weist ein solches
Lösungsmittel
Eigenschaften auf, um die Kristallisation zu behindern. Auf der
anderen Seite, wenn die Konzentration der Lösung zu groß ist, kann die Kristallisation
stattfinden, während
die Lösung
in den Kristallisationsschritt überführt wird,
oder die Lösung
kann aufgrund einer hohen Viskosität der Lösung nicht reibungslos entsandt
werden.
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In
einem kombinierten System eines Fallschichtverdampfers mit Zwangszirkulation
und einer Abscheidungsmethode mit einem simulierten, sich bewegenden
Bett, ist die ursprüngliche
Konzentration des Konzentrats, das durch den Vorgang in dem Verdampfer
erhalten wird, klein, wenn der Herstellungsvorgang beginnt. Daher,
wenn eine Methode zum Herstellen einer teuren Substanz für Arzneistoffe
und bedeutende medizinische Zwischenprodukte unter Verwendung des
Systems ausgeführt
wird, wenn die Menge des abzuzapfenden Konzentrats im Verhältnis zur
Menge des dem Konzentrator zuzuführenden
Rohstoffs einfach festgelegt wird, ist die Konzentration des beabsichtigten
Bestandteils in dem Konzentrat, das durch die Abzapflinie entnommen wird,
klein, bis der kontinuierliche Konzentrator in einem Gleichgewichtszustand
betrieben wird. Im Ergebnis kann eine Kristallisation nicht effizient
ausgeführt
werden.
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Nebenbei,
wenn die Betriebszustände
der Abscheidungsvorrichtung mit einem simulierten, sich bewegenden
Bett verändert
werden, kann die Einstellung des Betriebszustands des kontinuierlichen Konzentrators
den Veränderungen
nicht schnell folgen.
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Probleme,
die durch die Erfindung zu lösen sind
Das Ziel dieser Erfindung ist es, die zuvor genannten Probleme zu
lösen.
Im Speziellen ist das Ziel dieser Erfindung, einen Konzentrator
bereit zu stellen, welcher in der Lage ist, ein Extrakt oder ein
Raffinat zu konzentrieren, welches von einer Chromatographie-Vorrichtung mit einem
simulierten, sich bewegenden Bett entsandt wird, in ein Konzentrat
mit einer vorbestimmten Konzentration in konstanter und automatisierter
Weise.
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Ein
anderes Ziel dieser Erfindung ist es, einen Konzentrator bereit
zu stellen, der in der Lage ist, ein Konzentrat einer konstanten,
vorbestimmten Konzentration zu erzeugen, so dass das Konzentrat des
Extrakts oder Raffinats effizient kristallisiert werden kann. Noch
ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Konzentrator bereit
zu stellen, der in der Lage ist, das Konzentrat automatisch an eine
Kristallisationsvorrichtung zu entsenden, wenn das Konzentrat mit
einem beabsichtigten Bestandteil in einer konstanten, vorbestimmten
Konzentration einen festgelegten Wert erreicht.
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Ein
noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Konzentrator bereit
zu stellen, der in der Lage ist, ein Konzentrat einer hohen Konzentration
herzustellen, genau nachdem der Betrieb der Chromatographie-Vorrichtung
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett begonnen hat, und eine
entsprechende Konzentration des Konzentrats aufrecht zu erhalten,
auch wenn die Betriebszustände
der Vorrichtung verändert
werden.
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Diese
Ziele werden durch einen Konzentrator nach Anspruch 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
werden in den Unteransprüchen
beansprucht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Konzentrators, welcher ein Beispiel
im Einklang mit dieser Erfindung darstellt.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Konzentrators, welcher ein anderes
Beispiel im Einklang mit dieser Erfindung darstellt.
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Erläuterung der Bezugszeichen
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1 ...
Konzentrator; 1a ... Konzentrator; 2 ... Heizvorrichtung; 3 ...
Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider; 4 ...
Rückführvorrichtung; 4a ...
Leitung; 5 ... Flüssigkeitsabzapfvorrichtung; 6 ...
Konzentrationsdetektor; 7 ... Steuergerät; 8a, 8b ...
Rohstoffleitung; 9 ... Übertragungsleitung; 10 ...
Dampfablassleitung; 11 ... Pumpe; 12 ... Bypass; 13 ...
Kreuzventil; 14 ... Zweigleitung; 15 ... Transporteinrichtung; 15a ... Transportleitung; 16 ...
Speichermittel; 16a, 16b ... Speichertank; 17 ...
Flusspfadwechsler; 17a ... Kreuzventil.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Konzentrators, der ein Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung darstellt. Wie in 1 gezeigt
ist, umfasst der Konzentrator (1) dieser Erfindung eine
Heizvorrichtung (2), einen Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider (3), eine
Rückführvorrichtung
(4), eine Flüssigkeitsabzapfvorrichtung
(5), einen Konzentrationsdetektor (6) und ein
Steuergerät
(7).
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Die
Heizvorrichtung 2 ist derart gestaltet, um eine Mischung
eines Extrakts oder Raffinats, das aus einer Chromatographie-Vorrichtung
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett (nicht gezeigt) zugeführt wird,
und die nachstehend als ein Rohstoff bezeichnet werden kann, und
einer Flüssigkeit,
die eine konzentrierte Flüssigkeit
ist, die zwangsmäßig mit der
Rückführvorrichtung
(4) zurückgeführt wird,
zu beheizen, um einen Teil der Mischung zu verdampfen. Die Beheizung
wird mit einem Heizmittel 2A ausgeführt, welches in der Lage ist,
die Mischung unter dem Betriebsdruck auf über ihren Siedepunkt zu erhitzen.
Wenn die Heizvorrichtung 2 ein Fallschichtverdampfer mit
Zwangszirkulation ist, wird ein Rohrbündelwärmetauscher einer Bauart mit
langen Vertikalrohren als Heizmittel 2a eingesetzt.
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Für diese
Funktion ist ein oberer Teil der Heizvorrichtung 2 mit
Rohstoffleitungen 8a und 8b verbunden, durch welche
die Mischung des Extrakts oder Raffinats mit einer zirkulierten
Flüssigkeit
zugeführt
wird, während
der untere Teil der Heizvorrichtung 2 mit der Übertragungsleitung 9 verbunden
ist, durch welche eine konzentrierte Flüssigkeit, welche hierin als "Konzentrat" oder "Flüssigkeitsphase" bezeichnet werden
kann, und Dampf zu dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 übertragen
werden. Wie oben erwähnt
wurde, umfasst die Heizvorrichtung 2 das Heizmittel 2a zum
Beheizen eines Extrakts oder Raffinats, um es bis zu einem vorbestimmten
Maß zu verdampfen.
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Gerade
vor dem Beginn des Betriebs des gesamten Systems wird eine vorgegebene
Menge einer Flüssigkeitsvormischung
des Lösungsmittels,
welches in der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten,
sich bewegenden Bett mit einem Raffinat oder Extrakt verwendet wird,
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 angeordnet.
Danach wird der Betrieb aufgenommen. Wenn der Druck in dem System
einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Zirkulation der Flüssigkeitsvormischung
gestartet. Gleichzeitig mit dem Einsetzen der Zuführung des Rohstoffs
wird die Beheizung mit der Heizvorrichtung 2 aufgenommen.
Wenn die Mischung des Rohstoffs mit der Flüssigkeitsvormischung unter
dem Druck in dem System ihren Siedepunkt erreicht, wird ein Teil des
Rohstoffs und der zirkulierten Vormischung verdampft, so dass die
Mischung konzentriert wird. Daher wird ein gemischter Fluss mit
einer Gasphase des verdampften Gases und einer Flüssigkeitsphase der
konzentrierten Flüssigkeit
ausgebildet.
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Das
Ausmaß der
Konzentration in der Heizvorrichtung 2 wird durch Betrachtung
des gesamten Systems einschließlich
des Konzentrators 1 entschieden. Im Speziellen, beispielsweise,
wenn der Konzentrator 1 in einer Chromatographie-Vorrichtung mit
einem simulierten, sich bewegenden Bett eingebaut ist, hängt das
Ausmaß der
Konzentration von der Lösbarkeit
und der Menge des beabsichtigten Bestandteils, der in dem Extrakt
oder Raffinat aufgelöst
ist, der Viskosität
des Extrakts oder Raffinats, und dem Ausmaß des Einflusses des Lösungsmittels in
dem Kristallisationsschritt ab. Folglich kann das Ausmaß der Konzentration
nicht ohne Vorbehalt entschieden werden. Solange jedoch die Lösbarkeit
so ist, dass die Kristallisation nicht in den Leitungen stattfindet
und die Viskosität
so ist, dass die Flüssigkeit
durch die Leitungen entsandt werden kann, ist ein größeres Ausmaß der Konzentration
bevorzugt, weil es den Einfluss des Lösungsmittels in dem Kristallisationsschritt
verringern kann, und, wenn das Lösungsmittel
wieder aufbereitet wird, kann es die Rückgewinnung erhöhen. Basierend
auf diesen Erörterungen
sollte die Konzentration im Allgemeinen bis zu einem solchen Ausmaß ausgeführt werden,
in welchem die Menge des beabsichtigten Bestandteils ungefähr 10 bis
50 % pro Gewicht beträgt.
Es ist zu berücksichtigen,
dass die Menge des beabsichtigten Bestandteils in einem Extrakt,
das aus der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten, sich
bewegenden Bett zugeführt
wird, ungefähr
0,1 bis 2 % pro Gewicht beträgt,
und die Menge des beabsichtigten Bestandteils in einem Raffinat,
das aus der Vorrichtung zugeführt
wird, ungefähr
0,3 bis 4 % pro Gewicht beträgt.
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Der
Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 ist derart
gestaltet, um eine Mischung des Dampfs und der Lösung, welche in der Heizvorrichtung 2 auf
eine vorbestimmte Konzentration konzentriert wurde, in ein Gas und
eine Lösung
zu trennen. Der Grund, weshalb die Verdampfung in der Heizvorrichtung 2 einen
gemischten Fluss aus Gas und Flüssigkeit
bereit stellt, ist, dass der Rohstoff und die zirkulierte Vormischung
der Heizvorrichtung 2 durch den oberen Teil der Heizvorrichtung
in einer großen
Flussrate zugeführt
werden. Der Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 reduziert
wiederum augenblicklich die Flussrate, was zu der Trennung der Gasphase
von der Flüssigkeitsphase
führt.
Daher sollte für
den Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 ein
Behälter
verwendet werden, mit einem Innenraum, der groß genug ist, um die Flussrate
zu verringern. Um zu verhindern, dass eine Spraybildung begleitend
auftritt, und um die Absonderung des Gases von der Flüssigkeit
zu perfektionieren, ist der Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 vorzugsweise
mit einem Nebelabscheider ausgebildet. Alternativ, abhängig von
den Umständen,
kann ein Behälter
mit einem Innenraum, der groß genug ist,
um die Flussrate zu reduzieren, direkt und ohne die Übertragungsleitung 9 mit
dem unteren Teil der Heizvorrichtung 2 verbunden sein.
Der Behälter
dient als Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3.
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Der
Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 ist mit
einer Dampfablassleitung (10) ausgebildet, um Dampf in
dem Abscheider zur Außenseite
des Systems abzulassen. Die Dampfablassleitung 10 ist mit einer
Kondensationsvorrichtung (nicht in den Zeichnungen dargestellt)
verbunden, welche gelegentlich als „Kondensator" bezeichnet wird.
In der Kondensationsvorrichtung wird der in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 abgeschiedene
Dampf zu einer Flüssigkeit
kondensiert.
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Ebenso
ist der Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 mit
einer Leitung (4a) ausgebildet, welche eine Rückführvorrichtung 4 bildet,
um die konzentrierte Lösung
zu der Heizvorrichtung 2 zurück zu führen.
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In
einem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Ende
der Leitung 4a mit einem mit dem Unterteil des Gas- bzw.
Flüssigkeitsabscheiders 3 und
das andere Ende mit dem Oberteil der Heizvorrichtung 2 verbunden.
Eine Pumpe (11) zum Entsenden der Flüssigkeit ist in der Leitung 4a angeordnet.
Als Pumpe 11 wird häufig
eine Zentrifugalpumpe eingesetzt, welche auf diesem Gebiet gewöhnlich ist.
Wenn eine Zentrifugalpumpe eingesetzt wird, wird die Menge der Flüssigkeit,
die durch einen Bypass 12 abgeführt wird, durch Einstellen
eines Flussregulierventils, welches in dem Bypass 12 angeordnet
ist, gesteuert. Diese Einstellung wird durch das Steuergerät 7 basierend
auf der Anzeige eines Massenflussmessgeräts, welches in dem Bypass 12 angeordnet
ist, ausgeführt.
Eine andere Methode zum Einstellen der Menge der abgezapften Flüssigkeit
kann es sein, einen Bypass 12 mit einer Messpumpe wie einer
Kolbenpumpe oder Membranpumpe und einem Flussmessgerät auszubilden.
Basierend auf der Anzeige des Flussmessgeräts stellt das Steuergerät 7 die
Rotationsfrequenz des Motors der Messpumpe mit einem Frequenzwandler
ein.
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Ein
Teil der Leitung 4a wird mit der Rohstoffleitung 8a geteilt.
In anderen Worten ist die Rohstoffleitung 8b mit der Leitung 4a an
einem Punkt stromabwärts
von der Pumpe 11 verbunden, wobei ein Rohstoff, wie ein
Extrakt oder Raffinat, als auch die konzentrierte Flüssigkeit,
die in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 abgeschieden
wurde, der Heizvorrichtung 2 zugeführt werden. Um das zurück geführte Konzentrat
mit dem Roh stoff ausreichend zu vermischen, ist ein statischer Mischer
(nicht in den Zeichnungen abgebildet) in der Rohstoffleitung 8a nahe
des Verbindungspunkts der Rohstoffleitungen 8a und 8b angeordnet.
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Wie
oben erwähnt
wurde, verwendet die Rückführvorrichtung 4 in
diesem Ausführungsbeispiel
einen Teil der Rohstoffleitung 8a. Ebenso ist es möglich, eine
Leitung 4a, welche ein Element der Rückführvorrichtung 4 bildet,
und die Rohstoffleitung 8a vollständig unabhängig voneinander bereit zu stellen,
obwohl dies im Hinblick auf die Erlangung einer einheitlichen Verdampfung
nicht wünschenswert ist.
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In
dem Bypass 12, welcher ein Beispiel der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung
darstellt und welcher mit der Leitung 4a an einem Punkt
stromabwärts
der Pumpe 11 verbunden ist, ist ein Konzentrationsdetektor
(6) angeordnet.
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Der
Konzentrationsdetektor 6 ist derart gestaltet, um die Konzentration
eines Konzentrats zu detektieren. Der Konzentrationsdetektor 6 umfasst beispielsweise
eine Vorrichtung zum Detektieren zumindest einer physikalischen
Eigenschaft des beabsichtigten Bestandteils in dem Konzentrat, und
einen Rechner zum Berechnen der Konzentration des beabsichtigten
Bestandteils aus der detektierten physikalischen Eigenschaft. Die
Vorrichtung, welche eine physikalische Eigenschaft detektiert, umfasst
ein Massenflussmessgerät,
welches eine Flussrate und eine Dichte unter Verwendung einer Coriolis-Kraft ermittelt,
die erzeugt wird, wenn eine Flüssigkeit
ein Kapillargefäß durchströmt, und
ein Gammastrahlen-Dichtemessgerät
unter Verwendung einer Differenz in der übertragenen Menge einer Gammastrahlung,
verursacht durch die Dichte der detektierten Flüssigkeit, ein Viskositätsmessgerät zur Messung der
Viskosität
des Konzentrats, etc.. Für
den Konzentrationsdetektor 6 wird ein Detektor bevorzugt,
welcher die Flussrate und Dichte des Konzentrats messen kann. Beispiele
sind das Massenflussmessgerät und
die Kombination eines Flussmessgeräts mit einem Dichtemessgerät.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Bypass 12 mit
einer Zweigleitung 14, welche ein Element der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 bildet,
an einem Punkt stromabwärts
des Konzentrationsdetektors 6 über das Kreuzventil 13 verbunden.
In dem Teil des Bypasses 12 zwischen dem Konzentrationsdetektor 6 und
dem Kreuzventil 13 ist ein Flussregulierventil (6a)
angeordnet. Das Flussregulierventil 6a wird durch das Steuergerät 7 gesteuert.
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Die
Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 ist
eine Vorrichtung zum Abzapfen einer Lösung, die durch den Bypass 12 zur
Außenseite
des Systems fließt, und
umfasst eine Zweigleitung 14, wie oben erwähnte wurde.
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Das
Kreuzventil 13 wird vom Steuergerät 7 gesteuert und
ist dazu in der Lage, die Flusspfade auszuwählen und zu verändern.
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Das
Steuergerät 7 steuert
die Flüssigkeitsabzapfvorrichtung,
so dass die Vorrichtung das Abzapfen beginnt, wenn die mit dem Konzentrationsdetektor
detektierte Konzentration größer als
ein vorbestimmter Grenzwert ist, und die Vorrichtung das Abzapfen
beendet, wenn die Konzentration kleiner als der vorbestimmte Grenzwert
ist. Wenn das Steuergerät 7 beispielsweise
ein Konzentrations-Detektions-Signal, welches die Konzentration
eines aus dem Konzentrationsdetektor 6 ausgegebenen Konzentrats
anzeigt, empfängt,
entscheidet das Steuergerät 7,
ob die detektierte Konzentration kleiner ist als ein vorbestimmter
Grenzwert. Wenn sie kleiner ist, steuert das Steuergerät 7 das
Kreuzventil 13, um zu verhindern, dass die Flüssigkeit
aus dem Bypass 12 zur Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 heraus
fließt. Auf
der anderen Seite, wenn die detektierte Konzentration größer als
der vorbestimmte Grenzwert ist, betätigt das Steuergerät 7 das
Kreuzventil 13, um die Flüssigkeit aus dem Bypass 12 zur
Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 heraus
fließen
zu lassen.
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Wenn
die Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 eine
Messpumpe umfasst, die in der Lage ist, die Ansaug- und Ablassmenge
zu verändern,
kann das Steuergerät 7 ein
Steuersignal ausgeben und an die Messpumpe versenden, um die Flussrate
auf einen vorbestimmten Wert einzustellen. Wenn die Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 ein
Flussregulierventil umfasst, welches in der Lage ist, die Flussrate
zu verändern,
sowie ein Flussmessgerät,
kann das Steuergerät 7 das
Flussregulierventil betätigen,
um die Flussrate basierend auf der Flussrate der Lösung, die
mit dem Flussmessgerät
detektiert wurde, einzustellen.
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Der
Konzentrator mit der oben erwähnten Struktur
funktioniert wie folgt.
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Ein
Extrakt oder Raffinat, das aus der Chromatographie-Vorrichtung mit
einem simulierten, sich bewegenden Bett entnommen wird, wird durch
die Rohstoffleitungen 8a und 8b zur Heizvorrichtung 2 entsandt.
Egal ob der Rohstoff ein Extrakt oder ein Raffinat ist, der Konzentrator
funktioniert in derselben Art und Weise. Daher wird im Folgenden
die Erläuterung
nur für
ein Extrakt angegeben.
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Wie
oben erwähnt
wurde, wird ein Teil der Rohstoffleitung 8a mit der Rückführvorrichtung 4 geteilt.
Weil die Pumpe 11 in der Leitung 4a angeordnet ist,
welche die Rückführvorrichtung 4 umfasst,
verhindert sie, dass ein Extrakt, welches durch die Rohstoffleitung 8b in
die Rohstoffleitung 8a fließt, in der Leitung 4a zur
Pumpe 11 zurückfliest.
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In
der Heizvorrichtung 2 wird das Extrakt mit einem Heizmedium,
welches unter dem Betriebsdruck auf eine Temperatur oberhalb des
Siedepunkts des Extrakts beheizt wurde, erhitzt, und wird dann konzentriert.
Die Konzentration in der Heizvorrichtung 2 bildet einen
gemischten Fluss aus Gas und Flüssigkeit
aus, in welchem das Konzentrat und der Dampf vermischt sind. Der
gemischte Fluss wird durch die Übertragungsleitung 9 zu
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 entsandt.
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Nach
dem Einführen
des gemischten Flusses verringert der Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 in
drastischer Weise die Flussrate, um den gemischten Fluss in eine
Gasphase und eine Flüssigkeitsphase
zu trennen.
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Aus
der Dampfablassleitung 10, die mit dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 verbunden
ist, wird der Dampf abgelassen, welcher aus der Gasphase stammt.
Der abgelassene Dampf wird zu einem Kondensator (nicht gezeigt)
entsandt, und dann in ein Kondensat kondensiert. Das Kondensat kann wieder
verwendet werden oder entsorgt werden.
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Die
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 konzentrierte
Lösung,
ein Konzentrat, wird durch die Rückführvorrichtung 4 zur
Heizvorrichtung 2 zurückgeführt. In
einem in 1 gezeigten Beispiel wird das
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 erhaltene
Konzentrat durch die Leitung 4a entsandt, zwangsweise mit
der Pumpe 11 transportiert und dann über die Rohstoffleitung 8a zur
Heizvorrichtung 2 zurück
geführt.
Während
dieser Rückführung wird das
durch die Leitung 4a fließende Konzentrat ebenso zum
Bypass 12 abgezweigt. Das durch den Bypass 12 fließende Konzentrat
wird einer Messung der Konzentration mit dem Konzentrationsdetektor 6 unterzogen.
Dann wird das Konzentrat zur Leitung 4 zurückgeführt oder
durch die Zweigleitung 14 abgezapft, wobei der Weg durch
die Wegauswahl des Kreuzventils 13 festgelegt wird.
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Nachstehend
werden wir die Funktion der Vorrichtung genauer im Detail erläutern, wenn
ein frisches Extrakt aus der Chromatographie-Vorrichtung mit einem
simulierten, sich bewegenden Bett in diesen Konzentrator eingeführt wird.
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Ein
frisches Extrakt wird durch die Rohstoffleitungen 8a und 8b in
die Heizvorrichtung 2 eingeführt. Genau nach dem Starten
des Betriebs ist die Konzentration des Extraktes klein, ungefähr 0,1 bis
2 % pro Gewicht oder weniger, welches die Konzentration des entnommenen
Extraktes selbst ist.
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Nachdem
der Betrieb gerade begonnen hat, ist das verdünnte Extrakt in der Heizvorrichtung 2 nicht
auf eine vorbestimmte Konzentration konzentriert. Im Speziellen
wird das verdünnte
Extrakt in einen gemischten Fluss aus einem geringfügig konzentrierten
Extrakt und einem verdampften Dampf konvertiert, welcher durch die Übertragungsleitung 9 zu
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 entsandt wird.
In dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 wird das
geringfügig
konzentrierte Extrakt zu einem Lösungsmittel
hinzugefügt,
welches in dem Abscheider gespeichert war, was bewirkt, dass verdampfbare Bestandteile
in dem Lösungsmittel
verdampfen. Weil ein gemischter Fluss der Lösung und des Dampfes kontinuierlich
von der Heizvorrichtung 2 zum Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 entsandt
wird, und das Lösungsmittespeichervolumen
des Abscheiders auf einen bestimmten Wert beschränkt ist, wird eine Menge der
Lösung
aus dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 abgezapft
und zur Rückführvorrichtung 4 entsandt.
Unmittelbar nach dem Start des Förderns eines
Extrakts ist der Grad der Konzentration in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 nicht
ausreichend groß.
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Das
durch die Rückführvorrichtung 4 aus dem
Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 abgezapfte Konzentrat
wird durch die Rohstoffleitung 8a zur Heizvorrichtung 2 zurückgeführt.
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Das
transportierte Konzentrat fließt
ebenso in den Bypass 12, wo beispielsweise mit einem Konzentrationsdetektor 6 wie
einem Dichtemessgerät
die Dichte davon gemessen wird. Der Konzentrationsdetektor 6 gibt
die gemessene Dichte in der Gestalt eines elektrischen Signals aus,
was als Dichtesignal bezeichnet wird, und das Signal wird zum Steuergerät 7 entsandt.
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Das
in den Bypass 12 geflossene Konzentrat wird über das
Kreuzventil 13 zur Leitung 4a der Rückführvorrichtung 4,
und dann durch die Rohstoffleitung 8a zur Heizvorrichtung 2 zurückgeführt.
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Weil
die Dichte des Konzentrats, die mit dem Dichtemessgerät gemessen
wurde, unmittelbar nach dem Start des Förderns eines Extraktes klein
ist, entscheidet das Steuergerät 7 nach
dem Empfang des Dichtesignals naturgemäß, dass die Konzentration des
Konzentrats kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist. Dann gibt
das Steuergerät 7 ein
Steuersignal aus, welches das Kreuzventil 13 derart steuert,
dass das Abzapfen des Konzentrats nicht ausgeführt wird.
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In
diesem Betriebsmodus wird der Dampf in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 durch
die Dampfablassleitung 10 aus dem Abscheider zur Außenseite
des Systems abgelassen. Die Verdampfung der verdampfbaren Komponenten
der Lösung
wird beschleunigt, was zu einer Erhöhung der Konzentration der
Lösung
führt.
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Wenn
das Konzentrat durch die Rückführvorrichtung 4 von
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 zurück geführt wird,
wird das Extrakt aus der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten,
sich bewegenden Bett durch die Rohstoffleitungen 8a und 8b kontinuierlich
gefördert.
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In
der Heizvorrichtung 2, welcher das Konzentrat und das Extrakt
zugeführt
werden, wird die Konzentration ausgeführt. Nun, weil die Heizvorrichtung 2 das
Konzentrat zusätzlich
zu dem Extrakt, das aus der Chromatographie-Vorrichtung mit einem
simulierten, sich bewegenden Bett zugeführt wird, enthält, werden
Dampf und eine Lösung
mit einer größeren Konzentration
als diejenige in dem ursprünglichen
Zustand zu dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 entsandt.
In anderen Worten wird die Konzentration der Lösung, die aus der Heizvorrichtung 2 abgelassen
wird, mit der Zeit größer.
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Ebenso,
wenn ein Dampf und eine Lösung, die
eine erhöhte
Konzentration aufweist, in den Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 entsandt
werden, weil die Dampfablassleitung 10 geöffnet ist,
wird die Konzentration in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 weiter
erhöht.
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Daher,
durch Rückführen des
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheiders 3 verdickten
Konzentrats durch die Rückführvorrichtung 4 zur
Heizvorrichtung 2, gleichzeitig mit dem Zuführen des
Extrakts, das von der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten,
sich bewegenden Bett abgezapft wird, steigt die Konzentration der
Lösung
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 im
Verlauf der Zeit gegenüber
dem ursprünglichen
Zuführen
des Extrakts schnell an.
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Wenn
das Steuergerät 7 nach
dem Empfang eines Konzentrationssignals, das von dem Konzentrationsdetektor 6,
welcher die Konzentration des aus dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheiders 3 abgelassenen
Konzentrats gemessen hat, ausgegeben wurde, entscheidet, dass die
Konzentration größer als
ein vorbestimmter Grenzwert ist, gibt das Steuergerät ein Steuersignal
aus, welches das Kreuzventil 13 umschaltet, so dass der
Bypass 12 mit der Zweigleitung 14 der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 kommuniziert.
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Dann
wird mit dem Abzapfen der Flüssigkeit aus
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 begonnen.
Veränderungen
in der Konzentration in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 nachfolgend
zu diesem Start werden in Abhängigkeit
von der Menge der mit der Vorrichtung 5 abgezapften Flüssigkeit
ermittelt. Wenn die Menge zu diesem Zeitpunkt ordnungsgemäß festgelegt
wird, gleicht die Menge des abgezapften Extrakts derjenigen des
aus der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten, sich bewegenden
Bett zugeführten
Extrakts, was bedeutet, dass die Konzentration der Lösung in
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 nachfolgend
konstant gehalten wird. Wenn jedoch die Menge des abgezapften Extrakts
geringer ist als die ordnungsgemäße Menge
und ebenso geringer ist als die Menge des Extrakts, das aus der
Chromatographie-Vorrichtung mit
einem simulierten, sich bewegenden Bett zugeführt wird, steigt die Konzentration
der Lösung
in dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 an,
bis die Menge des Extrakts, die aus der Chromatographie-Vorrichtung
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett zugeführt wird,
derjenigen des Extraktbestandteils in der abgezapften Flüssigkeit
gleicht, wenngleich sich die Erhöhung
der Konzentration verlangsamt. Auf der anderen Seite, wenn die Menge
des abgezapften Extraktes derjenigen des zugeführten Extraktes gleicht, und
die Konzentration des abgezapften Extraktes größer ist als eine vorbestimmte obere
Grenze, gibt das Steuergerät 7 ein
Alarmsignal aus, um die abgezapfte Menge zu erhöhen. Wenn die Menge der abgezapften
Flüssigkeit
groß ist
und die Menge des abgezapften Extraktes größer ist als diejenige des aus
der Chromatographie-Vorrichtung
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett zugeführten Extraktes,
beginnt die Konzentration der Lösung in
dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 sich
im Gegensatz dazu zu verringern.
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In
diesem Fall neigt die Konzentration des Konzentrats, die mit dem
Konzentrationsdetektor 6 gemessen wird, dazu, sich im Lauf
der Zeit zu verringern, ausgehend von dem Zeitpunkt, wenn das Kreuzventil 13 verändert wird,
um den Bypass 12 mit der Zweigleitung 14 zu verbinden.
Jedoch kann die Operation in diesem Fall ohne ernsthafte Probleme ausgeführt werden.
Die Gründe
hierfür
werden im Folgenden erläutert.
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Solange
sich die Konzentration des mit dem Konzentrationsdetektors 6 gemessenen
Konzentrats oberhalb eines vorbestimmten Werts befindet, erhält das Steuergerät 7 die
Ausgabe eines Steuersignals, welches das Kreuzventil 13 einstellt,
um die Zweigleitung 14 mit dem Bypass 12 in Kommunikation
zu halten, aufrecht.
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Wenn
sich die Konzentration des mit dem Konzentrationsdetektor 6 ermittelten
Konzentrats unterhalb des vorbestimmten Werts befindet, gibt das Steuergerät 7 ein
Steuersignal aus, um das Kreuzventil 13 umzuschalten, um
den Bypass 12 mit der Leitung 4a zu verbinden.
Dann wird das Abzapfen des Konzentrats mit der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 beendet,
während
Dampf aus dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 abgelassen
wird, um die Flüssigkeit
zu verdicken.
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Daher
weist dieser Konzentrator den Konzentrationsdetektor 6 auf,
welcher die Konzentration des Konzentrats, das aus dem Gas- bzw.
Flüssigkeitsabscheider 3 abgelassen
und zur Heizvorrichtung 2 zurückgeführt wird, überwacht, wobei es der Konzentrationsdetektor 6 dem
Konzentrator ermöglicht,
in Abhängigkeit
von gemessenen Konzentrationen zu operieren; wenn die detektierte
Konzentration größer als
ein vorbestimmter Wert ist, wird die Konzentrationsoperation mit
der Heizvorrichtung 2 und dem Gas- bzw. Flüssigkeitsabscheider 3 gestoppt und
das Abzapfen des Konzentrats wird weitergeführt, wobei, wenn die Konzentration
kleiner als der Wert ist, die Konzentrationsoperation wieder gestartet
wird und das Abzapfen des Konzentrats gestoppt wird. Folglich wird
die Konzentration des abgezapften Konzentrats nahezu konstant gehalten,
wenngleich sie kleine Veränderungen
um den vorbestimmten Wert aufweist.
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Zuvor
wurde ein Beispiel dieser Erfindung erläutert. Es ist unnötig zu sagen,
dass diese Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt ist,
sondern dass sie im Rahmen ihres Offenbarungsgehalts verändert und
modifiziert werden kann.
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Bezug
nehmend auf 2 werden wir ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutern.
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2 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Konzentrators,
welcher zusätzlich zu
den Funktionen, die der Konzentrator aus 1 aufweist,
eine Funktion zum automatischen Entsenden eines Konzentrats einer
vorbestimmten Konzentration zu einem Kristallisationstank, welcher
gelegentlich als eine Kristallisationsvorrichtung bezeichnet wird,
umfasst.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst ein Konzentrator dieses
Ausführungsbeispiels
(1a) mehrere Speichermittel (16), welche über eine
Transportvorrichtung 15 mit der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 verbunden
sind, einen Flusspfadwechsler (17), mit welchem die Transportvorrichtung 15 ausgebildet
ist, und ein Steuergerät
(7a), welches den Flusspfadwechsler 17 steuert.
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Im
Speziellen ist eine Transportleitung 15a, welche ein Beispiel
der Transportvorrichtung 15 darstellt, mit der Zweigleitung 14,
die einen Teil der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 bildet,
verbunden. In 2 sind zwei Speichertanks 16a und 16b als
zwei Speichermittel 16 festgelegt, mit welchen die Transportleitung 15a über ein
Kreuzventil 17a, welches ein Beispiel eines Flusspfadwechslers 17 darstellt,
verbunden ist.
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Die
Speichertanks 16a und 16b können Tanks sein, die zum Speichern
einer vorgegebenen Menge einer Flüssigkeit in der Lage sind.
Jeder der Speichertanks 16a und 16b ist mit einem
Flüssigkeitspegelanzeigegerät (nicht
gezeigt) ausgebildet. Wenn das Flüssigkeitspegelanzeigegerät entscheidet,
dass der Flüssigkeitspegel
in den Speichertanks 16a oder 16b höher als
ein vorbestimmter Pegel ist, gibt das Anzeigegerät ein elektronisches Signal
aus und sendet es an das Steuergerät 7a. Das Steuergerät 7a gibt
nach dem Empfang des elektronischen Signals von dem Anzeigegerät ein Steuersignal
aus, um das Kreuzventil 17a umzuschalten, so dass der Transport
der Flüssigkeit
zu dem Tank 16a oder 16b, welcher das Alarm ausgebende
Anzeigegerät
aufweist, gestoppt wird.
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Ebenso
ist eine Übertragungsleitung,
durch welche das Konzentrat zu der Kristallisationsvorrichtung (nicht
gezeigt) transportiert wird, mit jedem der zwei Speichertanks 16a und 16b verbunden.
Jeder der Tanks 16a und 16b ist mit einem An-/Aus-Ventil ausgebildet,
dessen Operation von dem Steuergerät 7a gesteuert wird.
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Wie
zuvor erwähnt
wurde, steuert das Steuergerät 7a auch
die Schaltoperationen des Kreuzventils 17a.
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Das
Steuergerät 7a führt ferner
die folgende Berechnung aus, zusätzlich
zur Steuerung des Kreuzventils 17a und der Steuerung der
Operation, welche das Steuergerät 7 in 1 ausführt.
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Im
Speziellen, nach dem Empfang der Konzentrationsdaten des Konzentrats,
die durch den Konzentrationsdetektor 6 und das Flussmessgerät (nicht
gezeigt), welche in dem Bypass 12 angeordnet sind, ausgegeben
werden, und der Daten der Flussrate des durch den Bypass fließenden Konzentrats, berechnet
das Steuergerät 7a das
Gewicht X der darin enthaltenen Komponente, beispielsweise des in den
Speichertanks 16a und 16b zur Zeit der Berechnung
enthaltenen Extrakts durch Integration der Multiplikation der Konzentration
mit der Flussrate über die
Zeit. Die Flussrate wird als Gewicht pro Zeit angezeigt, und die
Konzentration ist die Menge des beabsichtigten Bestandteils in einer
Flüssigkeit,
welche ein Konzentrat, d.h. ein Extrakt oder Raffinat ist.
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Für welches
des in dem Speichertank 16a und dem Tank 16b gespeicherten
Extraktes das Gewicht X des beabsichtigten Bestandteils berechnet wird,
wird in Abhängigkeit
von dem Schaltzustand des Kreuzventils 17a entschieden;
d.h. welchen Speichertank das Kreuzventil 17a mit der Transportleitung 15a verbindet.
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Das
Steuergerät 7a speichert
einen Grenzwert Y, welcher das Gewicht des beabsichtigten Bestandteils
darstellt, welches in einem Extrakt oder Raffinat, das in den Speichertanks 16a und 16b gespeichert
ist, enthalten sein soll.
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Wenn
das Steuergerät 7a entscheidet,
dass das Gewicht X dem Grenzwert Y gleicht, gibt es ein Steuersignal
aus, um das Kreuzventil 17a umzuschalten, um den Transport des
Konzentrats zu dem Speichertank 16a zu beenden, und beginnt
damit, es zu dem Speichertank 16b zu transportieren.
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Einhergehend
mit dieser Wechseloperation öffnet
das Steuergerät 7a das
An-/Aus-Ventil,
welches in den Speichertank 16a eingefügt ist und nicht in der Figur
gezeigt ist, um das Konzentrat durch das Ventil zu der Kristallisationsvorrichtung
durchzulassen.
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Das
Umschalten des Kreuzventils 17a initiiert das Transportieren
des Konzentrats zu dem Speichertank 16b. Es ist überflüssig zu
erwähnen,
dass das An-/Aus-Ventil, das in diesen Tank eingefügt ist, durch
das Steuergerät 7a verschlossen
gehalten wird.
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Das
Steuergerät 7a steuert
die Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 in
derselben Weise wie es das Steuergerät 7 in 1 tut;
wenn sich die Konzentration des beabsichtigten Bestandteils in dem
Konzentrat, die mit dem Konzentrationsdetektor 6 gemessen wird,
oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts befindet, wird das Abzapfen
des Konzentrats gestartet, wobei, wenn sich die Konzentration unterhalb
des Grenzwerts befindet, das Abzapfen gestoppt wird.
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Folglich,
nach dem Umschalten des Kreuzventils 17a und bis das Gewicht
des beabsichtigten Bestandteils in dem in dem Speichertank 16b zu speichernden
Extrakt den Grenzwert Y erreicht, wird der Transport des Konzentrats
zu dem Speichertank 16b gestoppt oder wieder aufgenommen,
in Abhängigkeit
von der Konzentration des beabsichtigten Bestandteils in dem Konzentrat,
welche mit dem Konzentrationsdetektor 6 gemessen wird.
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Wie
zuvor erläutert
wurde, hat der Konzentrator dieser Erfindung, ein Beispiel derer
in 2 gezeigt ist, ein Ziel, die Kristallisation in
der Kristallisationsvorrichtung effizient zu gestalten und erreicht
dieses.
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Anstelle
des Steuergeräts 7a,
welches das Gewicht X des beabsichtigten Bestandteils berechnet,
das zur Zeit der Berechnung beispielsweise in dem in den Speichertanks 16a und 16b enthaltenen Extrakt
enthalten ist, durch Integrieren der Multiplikation der Konzentration
mit der Flussrate über
die Zeit, kann ein Steuergerät
verwendet werden, welches das Gewicht X aus dem Gewicht des in dem
Speichertank enthaltenen Konzentrats und einer durchschnittlichen
Konzentration des beabsichtigten Bestandteils in dem Konzentrat
berechnet.
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Wenn
der Konzentrator mit dem zuletzt genannten Steuergerät ausgebildet
ist, ist jeder der Speichertanks 16a und 16b mit
einem Flüssigkeitspegelanzeigegerät ausgebildet,
und jedes Anzeigegerät
sendet Daten zur Darstellung des Flüssigkeitspegels, welche nachstehend
als "Flüssigkeitspegeldaten" bezeichnet werden,
an das Steuergerät 7a. Auf
der anderen Seite entsendet der Konzentrationsdetektor 6 Daten
zur Darstellung der Konzentration, welche nachstehend als "Konzentrationsdaten" bezeichnet werden,
an das Steuergerät 7a.
Nach dem Empfang der Flüssigkeitspegeldaten
und der Konzentrationsdaten berechnet das Steuergerät 7a eine Durchschnittskonzentration
(Cbar) aus den Konzentrationsdaten, die kontinuierlich entsandt
werden, und berechnet ebenso das Gewicht L des Konzentrats in dem
Speichertank 16a oder 16b aus dem Volumen davon,
was den Flüssigkeitspegeldaten
entspricht, und die Dichte, erhalten aus der Konzentration. Schließlich berechnet
das Steuergerät 7a das
Gewicht X der beabsichtigten Komponente, die in dem Konzentrat enthalten
ist, durch Multiplizieren der Durchschnittskonzentration Cbar mit
dem Gewicht L.
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Das
derart berechnete Gewicht X des beabsichtigten Bestandteils wird
mit dem Grenzwert Y in derselben Weise verglichen, wie es oben beschrieben
wurde. Wenn das Gewicht X dem Grenzwert Y gleicht, sendet das Steuergerät 7a ein
Steuersignal zu dem Kreuzventil 17a, um das Ventil umzuschalten, so
dass der Transport des Konzentrats zu dem Speichertank 16a,
in welchen das Konzentrat eingefüllt wurde,
gestoppt wird, und der Transport zum Speichertank 16b begonnen
wird.
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Ob
das Steuergerät
die zuerst genannte Berechnung oder die letztere verwendet, wenn
das Gewicht X des beispielsweise in dem Extrakt enthaltenen, beabsichtigten
Bestandteils in jedem der Speichertanks 16a oder 16b den
vorbestimmten Grenzwert Y erreicht, wird das Konzentrat in dem Speichertank 16a oder 16b zu
der Kristallisationsvorrichtung entsandt, um der Kristallisation
unterzogen zu werden.
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Eine
Kristallisationsoperation ist eine, um eine gelöste Substanz durch Entfernen
eines Lösungsmittels,
welches die gelöste
Substanz auflöst, kristallisieren
zu lassen. Eine effektive Kristallisation bedeutet, das Maximum
der Konzentration des zu der Kristallisationsvorrichtung transportierten
Konzentrats herbei zu führen.
In anderen Worten wird das Konzentrat während des Transports vor der
Ausfällung
bewahrt, aber die Ausfällung
sollte auch noch nicht unmittelbar nach Beginn der Kristallisationsoperation
einsetzen.
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Wie
der Konzentrator 1a, der in 2 gezeigt
ist, ermöglicht
die Verwendung eines Konzentrators mit mehreren Speichertanks (16a und 16b), wobei
das mit der Flüssigkeitsabzapfvorrichtung 5 abgezapfte
Konzentrat in jedem davon gespeichert wird, ein Konzentrat mit einer
vorbestimmten Menge auf einmal zu der Kristallisationsvorrichtung
zu entsenden. Es ermöglicht
eine effiziente Kristallisation.
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In 2 ist
ein Konzentrator gezeigt, welcher zwei Speichertanks aufweist. Es
ist unnötig
zu erwähnen,
dass die Anzahl der Speichertanks nicht beschränkt ist.
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Vorteile der
Erfindung
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In
der Operation eines Konzentrators im Einklang mit dieser Erfindung
wird der Konzentration die Priorität eingerichtet, wobei das Abzapfen
des Konzentrats für
eine vorbestimmte Zeitdauer, ausgehend von dem Zeitpunkt, wenn die
Chromatographie-Vorrichtung
mit einem simulierten, sich bewegenden Bett ein Zuführen eines
Extrakts oder Raffinats zu dem Konzentrator beginnt, nicht ausgeführt wird. Nach
dieser Zeitdauer wird ein Konzentrat mit einer vorbestimmten Konzentration
abgelassen. Folglich kann dieser Konzentrator in Kombination mit
einer Kristallisationsvorrichtung solche Nachteile beseitigen, dass
ein Konzentrat mit einer kleinen Konzentration der in der Kristallisationsvorrichtung
auszufällenden
Komponente zu der Kristallisationsvorrichtung entsandt wird und
die Ausfällung
nicht stattfindet, oder dass ein Konzentrat von zu hoher Konzentration
abgelassen wird und die Ausfällung
in der Leitung zwischen dem Konzentrator und einer weiteren Vorrichtung,
beispielsweise einer Kristallisationsvorrichtung, stattfindet.
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Der
Konzentrator gemäß dieser
Erfindung kann ein Konzentrat mit einer konstanten Konzentration
bereitstellen, wenn die Konzentration eines Extrakts oder Raffinats,
das von der Chromatographie-Vorrichtung mit einem simulierten, sich
bewegenden Bett zugeführt
wird, sich aus Änderungen
in den Betriebszuständen
der Vorrichtung resultierend verändert.
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Ferner
ist der Konzentrator gemäß dieser
Erfindung dazu in der Lage, eine vorbestimmte Menge eines kristallisierbaren
Konzentrats mit einer optimalen Konzentration für die Kris tallisation zu einer
Kristallisationsvorrichtung zu transportieren. Daher ermöglicht der
Konzentrator eine automatische, kontinuierliche Steuerung der Konzentration
und der Kristallisation, was zu der Realisierung einer effizienten Kristallisationsoperation
führt.