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Einrichtung zum Verdampfen oder Verkochen von Flüssigkeiten, insbesondere
von Zuckersäften Es ist bekannt, Flüssigkeiten in der- Weise zu verdampfen, daß
man- sie im Inneren beheizter Rohre herabrieseln läßt. Hierbei werden die Brüden
im unteren Teil des Verdampfers abgeleitet. Die mehrfache Umwälzung der einzudampfenden
Flüssigkeiten ist hierbei bekannt. Die Erfindung betrifft eine -solche Einrichtung
zum Verdampfen oder Verkochen von Flüssigkeiten, insbesondere von Zuckersäften,
unter wiederholter Zuführung derselben zur Heizfläche, bestehend aus zeiger mit
langen senkrechten Rohren versehenen, von oben nach unten durchflossenen Heizkammer,
einem diese teilweise umgebenden, ihr gegenüber im Durchmesser vergröß erten Brüden
bzw. Flüssigkeitssammelraum und einer Umlaufleitung zwischen letzterem und der Flüssigkeitsverteiler
mit darin eingeschalteter Umlaufpumpe.
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Die üblichen -Verkocher dieser Bauart, insbesondere Vakuumyerkocher,
zur Eindickung von Flüssigkeiten, die mit tiefer Temperatur verkocht werden müssen,
- entsprechen nicht allen Ansprüchen, die man an einen erstklassigen Verkocher stellen
muß.
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So ist z. B. der bei dem Verkocher üblicher Bauart unvermeidliche
Flüssigkeitsstand über der Heizfläche ein Nachteil, da die IRochtemperatur der Flüssigkeit
um so niedriger und die Verdampfleistung um so grö-13er ist, je weniger hoch die
Heizfläche von der Flüssigkeit bedeckt wird.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Verkochers besteht darin, daß
die Flüssigkeit in ihm überall die gleiche Dichte hat, indem die eintretende Flüssigkeft
sich sofort mit der fertig eingedickten vermischt. Dieser Umstand wirkt sich ungünstig
aus, da einerseits die Verdampfleitung um so stärker be- -einträchtigt wird, je
dicker und zäher die Flüssigkeit ist, und andererseits diese unnötig lange in ihrer
Enddichte der Kochtemperatur ausgesetzt ist.
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Die oben angeführten Mängel werden bei der Einrichtung nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß der aus dem Heizraum unten heraustretende.eingedickte Saft
in ein mittleres Abteil des um den Heizraum herumgreifenden Sammelraumes abfällt
und, soweit er nicht abgezogen wird, in ein äußeres Abteil des Sammelraumes überläuft,
wobei in dem äußeren Abteil eine Schwimmvorrichtung angeordnet ist, die mit einem
Regelorgan' für den Safteintritt in den Sammelraum in Verbindung steht. Das neue
Verfahren arbeitet ohne Flüssigkeitsstand über der Heizfläche und mit dünnen Flüssigkeitsschichten,
wobei die einzudickende Flüssigkeit in einen besonderen oberen Verteilraum des mit
langen senkrechten Heizrohren versehenen Verkochers
eingeführt
wird, sich mit den sich bildenden Brüden zusammen im Gleichstrom nach unten bewegt,
die eingedickte Flüssig keit sich im unteren Teil des Verkochers s melt und der
Brüden getrennt aus dem ob Teil dieses Sammelraumes abgezogen o Um eine gleichmäßige
Aufgabe der Flüss keit zu erzielen, wird diese z. B. durch eine größere Anzahl Brausen
zugeführt und durch besondere Aufgabekörper an den Rohrwandungen in einer Rieselschicht
entlang geführt, die auf ihrem Wege nach unten verdampft und ständig durch neue
Flüssigkeir ergänzt wird. Bei stark eingedickten, z.B. kristallbildenden Flüssigkeiten,
wie Zuckerfüllmasse, kommt an Stelle der Brausen eine andere Verteilvorrichtung
zur Anwendung. Die besonderen Aufgabekörper für die Bohrwandungen bleiben hierbei
bestehen.
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Da der Flüssigkeitsspiegel unterhalb der Heizfläche liegt und auch
von der Kochbewegung nur wenig beeinflußt wird, so ist die Brüdenführung nach unten
zum Sammelraum der eingedickten Flüssigkeit hin besonders günstig, indem der Brüden
vor seiner Umkehr nach oben, mit dem Flüssigkeitsspiegel in Berührung kommend, die
feinen Saftteilchen erst ausscheidet.
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Die Menge der zu verdampfenden Flüssigkeit wird oft nicht genügen,
um eine starke Berieselung der Heizfläche größerer Geschwindigkeit der Flüssigkeit
zu erzielen, die ein Ansetzen bzw. eine Inkrustierung der Heizfläche verhindert.
Aus diesem Grunde ist ein Umlauf der Flüssigkeit vorgesehen, der es ermöglicht,
die aufgegebene Menge ihrer Beschaffenheit anzupassen, wodurch sie gegebenenfalls
ein Mehrfaches der dem Verkocher zu geführten Flüssigkeit, evtl. das Zehnfache und
mehr derselben, betragen kann.
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Mit der Umlaufmenge ändert sich natürlich die Dichte der aufgegebenen
Flüssigkeit, da letztere um so dicker ist, je größer erstere ist.
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Der Sammelraum für die Lösungsist in zwei Abteile eingeteilt, von
-denen das eine die fertig eingedickte und das andere die Umlauflösung enthält.
Der Umlauf erfolgt durch eine Pumpe o. dgl. Eine automatische Regelung des Flüssigkeitsstandes
für stetigen Abzug ist bei dem Verkocher nach der Erfindung mit einfachen Mitteln
zu erreichen. Bei kristallisierenden Flüssigkeiten kommt die Teilung des Sammelraumes
in Fortfall, da eine Trennung der Masse hierbei nicht inFrage kommt.
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Ebenfalls ist eine automatische Regelung des Flüssigkeitsstandes hierbei
nicht erfordcrlich, da die Verkochung periodisch erfolgen soll.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es z. B. möglich, inVakuuiuverkodern
mit Kochtemperaturen zu arbeiten, die im Mittel um 200 und mehr tiefer liegen als
bei den bis jetzt .üblichen Verkochern mit steigendem lüssigkeitsstand, z. B. für
Zuckerfüllmasse Da Da nun der Unterschied in derTemperatur-irwischen Brüden und
siedender Flüssigbei bei dem Verfahren wesentlich geringer tst und dieses Verhältnis
bis zu Ende der Verkochung gleichbleibt, so wird hierdurch die Möglichkeit geboten,
die Brüdenrücknahme durch Frischdampf mit erheblich größerer Wirtschaftlichkeit
zu betreiben, da der Spannungsunterschied zwischen Heizdampf und Brüden wesentlich
geringer gewählt werden kann als bei der gebräuchlichen Kochweise mit steigendem
Flüssigkeitsdruck auf die Heizfläche.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Aus führungsbeispiele von Vorrichtungen
nach der Erfindung schematisch im senkrechten Schnitt dargestellt.
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Die Abb. I, 3 und 5 zeigen Verkocher.
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Abb. 2 und 6 zeigen Einzelheiten in größerem Maßstabe.
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Abb. 4 zeigt eine Dreikörperrerdampfanlage.
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Der Verkocher nach Abb. 1 besteht aus einer langen, aus senkrechten
Rohren gebildeuten Heizkammer A, die von einem Brüden-bzw. Flüssigkeitssammelraum
B teilweise umgeben ist und an die oben eine Flüssigkeitsverteilkammer I anschließt,
in der eine Anzahl auf Rohrringen 2 angeordnete Brausen 3 eine gleichmäßige Zuführung
der Flüssigkeit im ganzen Querschnitt des Aufgaberaumes ermöglichen. Das untere
Ende der Heizkammer A endet oberhalb des auf dem Boden des Sammelraumes B angeordneten
Abteils 4 für die dickere Lösung. Letztere wird durch die Leitung 5 abgeführt. Der
Ringraum 6 um das Abteil 4 bildet das Abteil für die dünnere Lösung, die umgepumpt
wird. Der Inhalt des Abteils 4 läuft bei stärkerem Umlauf, als der anfallenden Menge
Frischlösung entspricht, in das Abteil 6 über. Der Flüssigkeitsstand in 6 wird durch
die Schwimmervorrichtung 7 und das Regel organ 8 geregelt. 9 ist eine Umlaufpumpe,
die durch die Umlaufleitung gl zwischen das Abteil 6 und die Verteilungsleituiig
2, 3 eingeschaltet ist. Io ist der Brüdenabzug zum Kondensator. Mit 11 ist der Dampfeintritt,
mit I2 der Kondenswasserablauf und mit I3 die Entlüftungsleitung für die Heizkammer
A bezeichnet. 14 ist ein Dampfstrahlverdichter für Brüdenrücknahme durch Frischdampf.
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In Abb. 2 ist ein konischer Einsatz 15 für die oberen Rohrenden I6
im Schnitt und Aufsicht in natürlicher Größe dargestellt, der zur Heranhihrung der
zu behandelnden Flüssigkeit an die Rohrwand zwecks deren Berieselung dient Hierdurch
wird erreicht, daß alle
Teile der Flüssigkeit mit der Heizfläche
in Berührung kommen. Die Einsätze 15 sind in die durch das Einwalzen etwas erweiterten
Rohrenden I6 mittels der Nasen I7 eingepaßt.
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Abb. 3 zeigt eine andere AusÜ'ihrungsfdrm desV;erkochers nach der
Erfindung. Bei dieser erfolgt die Aufgabe- der Flüssigkeit auf das Hauptheizsystem
C von langen Rohren -durch -Überkochen eines besonderen Heizsystems D -von kutzen
Rohren, die das Hauptsystem C oben umlagern, wobei durch die Einschaltung eines.
Zwischenbodens 18 in den Sammelraum E eine besondere Einführungskammer 19 für die
Flüssigkeit gebildet wird. Durch den konischen Ansatz 20 wird eine gute zwangshäufige
Überleitung der, Flüssigkeit in das Hauptheizsy.stem C ermöglicht.
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Der mit Flüssigkeitsteilchen nich gemischte Bruden wird durch die
Leitung 21 dem durch die Trennwand 22 abgeteilten Raum 23 des Briidensammelraumes
E zugeführt und bis über den Flüssigkeitsspiegel des Abteils 24 geleitet, auf dem
die Flüssigkeit sich absetzt, während der Brüden nach oben abzieht und durch den
Stutzen 25 abgeführt wird. 26 ist die Dampfzuführung, 27 die Entlüftungsleitung
und 28 der Kondenswaaserabfluß der Heizkammer C. Die Umlaufpumpe 29 pumpt die Flüssigl,eit
durch die Leitung 30 aus dem unteren Sammelraum 24 in den oberen Sammelraum 19.
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Abb. 4 zeigt eine Dreikörperverdampfanlage. Die einzelnen Körper
sind mit I, II und III bezeichnet ùnd entsprechen der Bauart nach Abb. I. Die Körper
sind sowohl in bezug auf den Heizdampf als auch in bezug auf die Flüssigkeit hintereinander'geschaltet,
derart, daß nur der Körper 1 mit Frischdampf, die nachfolgenden Körper aber mit
den Brüden des vorhergehenden beheizt werden und daß nur der Körper I die Flüssigkeit
zugeführt erhält, während die nachfolgenden Körper mit der eingedickten Flüssigkeit
aus dem vorhergehenden Körper gespeist werden.
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Abb. 5 stellt eine Ausführungsform eines Vakuumverkochers dar, wie
sie z.B. für die Verkochung von Zuckerfülimasse nach dem Verfahren in Frage kommt.
Der Verkocher ist von etwa gleicher Bauart wie der in Abb. I gezeigteVerkocher,
hat aber einen ungeteilten Sammelraum für die Füllmasse und keine Einrichtung für
die Regelung des Füllmassestandes, da periodisch gekocht wird. Die Verkochung der
Füllmasse erfolgt ebenfalls durch - Umpumpen derselben mittels einer rotierenden
Füllmassepumpe 31 über die Heizkammer F, wobei für die Kornbildung im Beginn der
Verkochung nur wenig Lösung, wie üblich, eingezogen wird. Der Anschluß der Pumpe
geschieht am besten gleich amVerkocher. Für die gleichmäßige Verteilung der aus
dem Krümmerrohr 32 in den Aufgaberaum 33 eintretenden Füllmasse ist in diesem -
ein Rost -(gelochtes Blech) 34 angeordnet, rch das die Masse auf den ganzen Quer-@@hnitt
des Raumes möglichst gleichmäßig verteilt wird. Die Überführung der Füllmasse an
die Rohrzeiwand geschieht durch ähnliche Einsätze, wie in Abb. 2 gezeigt.
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In Abb. 6 sind die in die Rohrenden 35 eingepaßten Einsätze 36 nochmals
in natürlicher Größe in Schnitt und Aufsicht gezeigt. Für den Übergang der Füllmasse
zur Pumpe 31 ist in den Sammelraum G ein Krümmerrohr 37 mit großem Eintrittsquerschnitt
angeordnest, in das auch die zu verkochende Lösung (Dicksaft, Sirup oder Kläre)
mittels der Leitung 38 eingeführt und mit der Füllmasse umgepumpt wird. Um ein evtl.
Absetzen von Kristall auf dem Boden des Verkochers zu verhindern, ist dieser mit
einem Doppelboden 39 zur Beheizung mit Dampf versehen.
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Nachdem die Masse bei 40 ihren höchsten Stand erreicht hat, wird
die Dampfzufuhr bei | 41 bzw. für 39 abgestellt und die Füllmasse über die Rohrfläche
zwecks ihrer Auskühlung und weiterer Kristallisation im Umlauf gehalten. Die Auskühlung
soll zunächst durch dieLuftleere erfolgen, die vermöge der großen Oberfläche, welche
die Füllmasse bietet, diese sehr schnell auskühlen wird. Hierbei kann, damit die
Masse nicht zu steif wird, noch weiter Dicksaft, Sirup oder Kläre nach Bedarf zugefügt
werden. Wird noch eine tiefere Auskühlung gewünscht, als dies mit der Luftleere
allein möglich ist, so kann mit Wasser nachgekühlt werden, wobei -der Heizkörper
F als Kühikörper Yerwendung findet. Gegebenenfalls kann die Auskühlung mit Wasser
bereits bei Beginn der Kühlung~ mit Luftleere zusammen erfolgen. Durch die große
Kühlfläche kann die Temperatur des Wassers verh#ltnismäßig hoch sein, so daß eine
Feinkornbildung bei schneller Abkühlung nicht zu beffirchten ist. Besondere Maischen
können bei der Auskiihlung der Füllmasse im Verkocher erspart werden.