EP2627451B1 - Verfahren zur phasentrennung eines produktes mit einer zentrifuge - Google Patents
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- B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
- B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge
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- C11B3/16—Refining fats or fatty oils by mechanical means
Definitions
- the invention relates to a method for processing a product by means of a phase separation according to the preamble of claim 1.
- the technological background will be the DE 10 2005 021 331 A1 , the DE 697 12 569 T2 and the WO 94/06 565 A1 called.
- the DE 10 2005 021 331 A1 Although shows a Trennseparator. Here, however, the derivation of a heavier liquid phase via an outlet, which is associated with a throttle device and only the derivation of a lighter liquid phase by means of a paring disc.
- the WO 94/06 565 A1 discloses a Trennseparator, in which the lighter liquid phase by means of a paring disc and the other heavy liquid phase by means of a discharge by means of obliquely adjustable to radial tubes that are set once to a desired radius, so that in operation always takes place, this phase, but so that only a part of the tube dips into the heavy phase, which should keep the friction low.
- the DE 697 12 569 T2 discloses a Trennseparator, in which the lighter liquid phase by means of a baffle plate and the other heavy liquid phase by means of an outlet member which is pressed with a drive device to varying locations of a free liquid surface, so that in operation also always the derivation of this phase takes place, where possible the Immersion depth should be kept constant in this phase to reduce energy consumption.
- Trennseparatoren In the operation of Trennseparatoren occur problems with the continuous derivation of the heavier phase, especially when the heavier liquid phase is such that its viscosity can increase greatly in operation at a time can not be determined precisely.
- Such an effect occurs, for example, in the processing of vegetable and animal oils and fats, such as in the separation of Soapstock or mucilage (phosphatides).
- the invention has the object to solve this problem of separation in a simple manner.
- the invention solves this problem by the subject matter of claim 1, that is, by simple means and with a very simple method in that when the viscosity of the heavier liquid phase Hp increases significantly, the inlet of the peeling member for the heavier liquid phase to a larger diameter is pivoted to divert the accumulated liquid phase of increased viscosity to a radius lying farther out in the drum. After deriving the highly compacted liquid to the radius set with the associated peeling member, the peeling member is adjusted to derive the heavier liquid phase again to a smaller radius.
- Fig.1 shows a Separatortrommel 1, which has a vertically oriented axis of rotation at the radius r 0 .
- the rotatable Separatortrommel 1 is set to a rotary spindle 2, which is driven for example directly or via a belt and which is rotatably mounted (not shown here).
- the rotary spindle 2 can be conical in its upper peripheral region be designed.
- the separator drum 1 is surrounded by a stationary hood 3 that does not rotate with the drum.
- constructions are also known in which a lower drum is quasi “suspended" on an upper rotary spindle. Again, however, the drum is rotatably mounted oscillating only at one of its ends or subsequent to one of its axial ends.
- the here advantageously double conical separator drum 1 has a Fernzulaufrohr.4 for a product to be hurled P, which is followed by a manifold 5, which is provided with at least one or more outlet openings 6, by which incoming centrifugal (cross hatching) in the interior the Separatortrommel 1 and at least one rising channel 7 of the plate package can be passed.
- a feed through the spindle e.g. from below is also possible.
- the construction is chosen such that the outlet openings 6 below a riser channel 7 in a plate package 8 of conically shaped separating plates (not shown).
- the plate package 8 is launched from a divider plate 9, which has a larger diameter than the plate package eighth
- a separation zone between a lighter liquid phase LP and a heavier liquid phase HP is formed during operation with a corresponding rotation of the drum at a certain radius - the emulsion line or separation line (also called E line) ,
- the solid phase is designated S. It is discharged discontinuously through solids discharge openings 10, which can be discontinuously opened and closed by means of a piston slide 11.
- the lighter liquid phase LP (light phase) is conducted at an inner radius r LP into a peeling chamber 12 and from there by means of a first peeling member, a peeling disk 13 (also called a gripper), out of the drum.
- the paring disc acts like a pump.
- the paring disc is outside of the Separators in the downstream derivative of a valve (not shown here) downstream of the throttling.
- the inlet 14 in the paring disc 13 is located on a fixed diameter, which is not adjustable.
- the heavy phase HP flows around the outer circumference of the divider plate 9 through a discharge channel 15 into a second peeling chamber 15, in which a second scraping chamber 16 is arranged.
- This peeling member is designed such that its inlet or its inlet opening 17 within the peeling chamber is continuously or discontinuously adjustable (see also Fig. 2 ), so that at least a first inner radius Ri and a second outer radius Ra in the drum can be achieved.
- the second peeling member 16 is designed as a peeling tube, which in section the Fig. 1 L-shaped and has a first portion 18 which is radially aligned in the peeling chamber and a second, parallel to the rotation axis D aligned portion 19, which is guided upward from the rotating system, wherein the portion 19 about its longitudinal axis on the Radius r19 is rotatable.
- a pivoting of the peeling tube 18 about this axis of rotation r19 allows the inlet 17 between the mentioned inner radius Ri (dashed line in FIG Fig. 2 ) and the outer radius Ra to pivot (not dashed line in FIG Fig. 2 ).
- the pivoting per se can be realized in a variety of ways, such as by means of a gear transmission.
- a toothed segment 20 may be formed on the outer pipe diameter, which meshes with a drive gear 21 of a transmission, which is otherwise not shown, to which an electric motor (not shown) is connected upstream.
- the drive and the gear connection to the peeling member can also be realized in other ways.
- the product to be processed is such that the viscosity of a heavier liquid phase Hp can unexpectedly change, in particular significantly increase, during operation, clogging and blocking of the drum can be counteracted by the inlet of the peeling member for the heavier liquid phase is pivoted to a larger diameter, in order to derive the compacted heavier liquid phase to a radius lying farther out in the drum.
- the peeling member is moved to derive the heavier liquid phase back to a smaller Ri.
- the second peeling element is adjusted to the larger radius mentioned.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Produktes mittels einer Phasentrennung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Zum technologischen Hintergrund werden die
DE 10 2005 021 331 A1 , dieDE 697 12 569 T2 und dieWO 94/ 06 565 A1 DE 10 2005 021 331 A1 zeigt zwar einen Trennseparator. Hier erfolgt aber die Ableitung einer schwereren Flüssigkeitsphase über einen Auslass, dem eine Drosseleinrichtung zugeordnet ist und nur die Ableitung einer leichteren Flüssigkeitsphase mittels einer Schälscheibe. DieWO 94/ 06 565 A1 DE 697 12 569 T2 offenbart einen Trennseparator, bei dem die leichtere Flüssigkeitsphase mittels einer Stauscheibe und die andere schwere Flüssigkeitsphase mittels einem Auslasselement erfolgt, welches mit einer Antriebsvorrichtung an variierende Orte einer freien Flüssigkeitsfläche gedrückt wird, so dass im Betrieb ebenfalls stets die Ableitung dieser Phase erfolgt, wobei möglichst die Eintauchtiefe in diese Phase zur Verringerung des Energieverbrauchs konstant gehalten werden soll. Nach derDE 103 61 520 B2 werden bei der Verarbeitung von Milch Blockagen in den Durchflusswegen durch ein zeitweises Verschieben der Trennzone zwischen Magermilch und Rahm durch Androsseln eines Ventils oder durch Erhöhen der Zulaufleistung verhindert. - Beim Betrieb von Trennseparatoren treten Probleme mit der kontinuierlichen Ableitung der schwereren Phase insbesondere dann auf, wenn die schwerere Flüssigkeitsphase derart beschaffen ist, dass sich ihre Viskosität im Betrieb an einem zeitlich nicht genau bestimmbaren Moment stark erhöhen kann.
- Ein derartiger Effekt tritt beispielsweise bei der Verarbeitung von pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten auf, so bei der Abtrennung von Soapstock oder Schleimstoffen (Phosphatide).
- Diese Begleitstoffe setzen die Haltbarkeit von Ölen und Fetten stark herab und sollen daher abgetrennt werden. Es gibt hydratisierbare und nicht hydratisierbare Phosphatide. Die Begleitstoffe werden entfernt, indem man sie Säuren, Laugen, Wasser und/oder weiteren Stoffen geeignet behandelt und hydratisiert. Dadurch verlieren sie ihren lipophilen Charakter, werden ölunlöslich, fallen aus dem Öl aus und können derart vorbehandelt im Separator abgetrennt werden.
- Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem der Abtrennung auf einfache Weise zu lösen.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1, also mit einfachen Mitteln und mit einem sehr einfachen Verfahren dadurch, dass dann, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase Hp deutlich erhöht, der Einlass des Schälorgans für die schwerere Flüssigkeitsphase auf einen größeren Durchmesser verschwenkt wird, um die angesammelte Flüssigkeitsphase erhöhter Viskosität bis auf einen weiter außen in der Trommel liegenden Radius abzuleiten. Nach dem Ableiten der hoch kompaktierten Flüssigkeit bis auf den mit dem zugehörigen Schälorgan eingestellten Radius wird das Schälorgan zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Radius verstellt.
- Als Indikator für den Anstieg der Viskosität in der schwereren Flüssigkeitsphase kann der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf ermittelt werden oder der Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase übersteigt dieser einen Schwellwert oder ist der Gradient des Zulauf- oder Ablaufdrucks zu groß, wird das zweite Schälorgan auf den erwähnten größeren Radius verstellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. - Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Schnittansicht einer schematisch dargestellten Separatortrommel mit einer Haube; und
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines Verschwenken eines Schälorgans auf verschiedene Durchmesser. V
-
Fig.1 zeigt eine Separatortrommel 1, die eine vertikal ausgerichtete Drehachse am Radius r0 aufweist. - Die drehbare Separatortrommel 1 ist auf eine Drehspindel 2 gesetzt, die z.B. direkt oder über einen Riemen angetrieben wird und die drehbar gelagert ist (hier nicht dargestellt). Die Drehspindel 2 kann in ihrem oberen Umfangsbereich konisch ausgestaltet sein. Die Separatortrommel 1 ist von einer sich nicht mit der Trommel drehenden, stillstehenden Haube 3 umgeben.
- Neben dieser Art der Konstruktion sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen eine untere Trommel an einer oberen Drehspindel quasi "aufgehängt" ist. Auch hier wird die Trommel aber nur an einem ihrer Enden bzw. im Anschluss an eines ihrer axialen Enden drehbar pendelnd gelagert.
- Die hier vorteilhaft doppelt konische Separatortrommel 1 weist ein Produktzulaufrohr.4 für ein zu schleuderndes Produkt P auf, an das sich ein Verteiler 5 anschließt, welcher mit wenigstens einer oder mehreren Austrittsöffnungen 6 versehen ist, durch welche zulaufendes Schleudergut (gekreuzte Schraffur) in das Innere der Separatortrommel 1 und wenigstens einen Steigekanal 7 des Tellerpakets geleitet werden kann. Eine Zuleitung durch die Spindel z.B. von unten ist ebenfalls denkbar.
- Hier ist die Konstruktion derart gewählt, dass die Austrittsöffnungen 6 unterhalb eines Steigekanals 7 in einem Tellerpaket 8 aus konisch geformten Trenntellern (nicht dargestellt) liegen.
- Nach oben wird das Tellerpaket 8 von einem Scheideteller 9 abgeschossen, der einen größeren Durchmesser aufweist als das Tellerpaket 8.
- Innerhalb des Trenntellerpaktes und dort vorzugsweise innerhalb des Steigekanals 7 bildet sich im Betrieb bei einer entsprechenden Rotation der Trommel an einem bestimmten Radius - der Emulsionslinie oder Trennlinie (auch E-Linie genannt) - eine Trennzone zwischen einer leichteren Flüssigkeitsphase LP und einer schwereren Flüssigkeitsphase HP aus.
- Die Feststoffphase ist mit S bezeichnet. Sie wird diskontinuierlich durch Feststoffaustragsöffnungen 10 abgeleitet, welche diskontinuierlich mit Hilfe eines Kolbenschiebers 11 geöffnet und geschlossen werden können.
- Die leichtere Flüssigkeitsphase LP (light phase) wird an einem inneren Radius rLP mit in eine Schälkammer 12 und von dort mit Hilfe eines ersten Schälorgans, einer Schälscheibe 13 (auch Greifer genannt), aus der Trommel geleitet.
- Mit Hilfe des durch die Rotationsenergie der Flüssigkeit entstehenden Staudrucks wirkt die Schälscheibe wie eine Pumpe. Der Schälscheibe ist z.B. außerhalb des Separators in deren nachgeschalteter Ableitung ein Ventil (hier nicht dargestellt) zur Androsselung nachgeschaltet.
- Der Einlass 14 in die Schälscheibe 13 liegt auf einem festen Durchmesser, der nicht verstellbar ist.
- Die schwere Flüssigkeitsphase HP (heavy phase) strömt dagegen um den äußeren Umfang des Scheidetellers 9 herum durch einen Ableitungskanal 15 in eine zweite Schälkammer 15, in welcher ein zweites SchälorgAn 16 angeordnet ist.
- Dieses Schälorgan ist derart ausgebildet, dass sein Einlass bzw. seine Einlassöffnung 17 innerhalb der Schälkammer kontinuierlich oder diskontinuierlich verstellbar ist (siehe hierzu auch
Fig. 2 ), so dass wenigstens ein erster innerer Radius Ri und einem zweiter äußerer Radius Ra in der Trommel erreicht werden können. - Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass das zweite Schälorgan 16 als ein Schälrohr ausgebildet ist, welches im Schnitt der
Fig. 1 L-förmig ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt 18 aufweist, welcher in der Schälkammer radial ausgerichtet ist und einen zweiten, parallel zur Drehachse D ausgerichteten Abschnitt 19, welcher nach oben aus dem drehenden System geführt ist, wobei der Abschnitt 19 um seine Längsachse auf dem Radius r19 drehbar ist. Ein Verschwenken des Schälrohrs 18 um diese Drehachse r19 (sieheFig. 2 ) ermöglicht es, den Einlass 17 zwischen dem erwähnten inneren Radius Ri (gestrichelte Darstellung inFig. 2 ) und dem äußeren Radius Ra zu verschwenken (nicht gestrichelte Darstellung inFig. 2 ). - Das Verschwenken an sich kann auf verschiedenste Weise realisiert werden, so beispielsweise mittels eines Zahnradgetriebes.
- Hierzu kann beispielsweise am Rohraußendurchmesser ein Verzahnungssegment 20 ausgebildet sein, das mit einem Antriebszahnrad 21 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Getriebes kämmt, welchem ein Elektromotor (nicht dargestellt) vorgeschaltet ist. Der Antrieb und die Getriebeverbindung zum Schälorgan können aber auch auf andere Weise realisiert werden.
- Wenn das zu verarbeitende Produkt derart beschaffen ist, dass sich die Viskosität einer schwereren Flüssigkeitsphase Hp im Betrieb unerwartet verändern, insbesondere deutlich erhöhen kann, kann einem Verstopfen und Blockieren der Trommel dadurch entgegen gewirkt werden, dass der Einlass des Schälorgans für die schwerere Flüssigkeitsphase auf einen größeren Durchmesser verschwenkt wird, um die kompaktierte schwerere Flüssigkeitsphase bis auf einen weiter außen in der Trommel liegenden Radius abzuleiten. Nach dem Ableiten dieser Flüssigkeitsphase bis auf den mit dem zweiten Schälorgan eingestellten weiter äußeren Radius Ra oder nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeit wird das Schälorgan zum Ableiten des schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Ri bewegt.
- Als Indikator für den Anstieg der Viskosität in der schwereren Flüssigkeitsphase kann der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf ermittelt werden oder der Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase. Übersteigt dieser Druck einen Schwellwert oder ist der Gradient des Zulauf- oder Ablaufdrucks zu groß, wird das zweite Schälorgan auf den erwähnten größeren Radius verstellt.
-
- Separatortrommel
- 1
- Drehspindel
- 2
- Haube
- 3
- Produktzulaufrohr
- 4
- Verteiler
- 5
- Auftrittsöffnungen
- 6
- Steigekanal
- 7
- Tellerpaket
- 8
- Scheideteller
- 9
- Feststoffaustragsöffnungen
- 10
- Kolbenschieber
- 11
- Schälkammer
- 12
- Schälscheibe
- 13
- Einlass
- 14
- Ableitungskanal
- 15
- Schälorgan
- 16
- Einlass
- 17
- erster Abschnitt
- 18
- Zweiter Abschnitt
- 19
- Produktzulauf
- P
- Schwere Phase
- HP
- Leichte Phase
- LP
- Feststoffphase
- S
- Drehachse
- D
Claims (7)
- Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere eines pflanzlichen oder tierischen Öles oder Fettes, mittels einer Phasentrennung in wenigstens zwei Flüssigkeitsphasen, vorzugsweise in Verbindung mit einer zusätzlichen Klärung von Feststoffen,a. wobei die Verarbeitung des Produktes in einer Zentrifuge erfolgt, die als Separator ausgebildet ist, welcher eine drehbare Trommel (1) aufweist, in der ein Tellerpaket (8) ausgebildet ist mit Steigekanälen (7) und mit einem Produktzulauf (4) und wenigstens zwei Greiforganen (13, 16) zum Ableiten einer leichteren und einer schwereren Flüssigkeitsphase aus der Trommel (1) und Feststoffaustragsöffnungen (10) zum Ableiten eines Feststoffphase versehen ist, so dass sich im Betrieb eine Trennzone zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeitsphase (HP, LP) in der Zentrifuge ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dassb. der Ableitungsradius zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase verstellt wird, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) über wenigstens einen Grenzwert hinaus verändert.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) deutlich erhöht, der Einlass (17) des Schälorgans (16) zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) von einem kleineren Radius (Ri) auf einen größeren Radius (Ra) in der Trommel (1) bewegt wird und dass nach dem Ableiten der hoch kompaktierten Flüssigkeit bis auf den mit dem zweiten Schälorgan (13) erreichbaren Radius das Schälorgan (16) zum Ableiten des schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Radius (Ri) in der Trommel (1) verstellt wird.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator für den Anstieg der Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf (P) ermittelt und ausgewertet wird.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator für den Anstieg der Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) der sich verändernde Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase (LP) ermittelt und ausgewertet wird.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die schwerere Flüssigkeitsphase (HP) und die Feststoffphase(s) diskontinuierlich aus der Trommel (1) abgeleitet werden.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerere Flüssigkeitsphase (HP) und die Feststoffphase(s) zu verschiedenen Zeitpunkten diskontinuierlich aus der Trommel (1) abgeleitet werden.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als schwerere Flüssigkeitsphase (HP) zumindest Phosphatide und/oder Phosphatide aus dem zulaufenden pflanzlichen oder tierischen Öl oder Fett abgetrennt werden.
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