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Dokumentenidentifikation DE3615081A1 05.11.1987
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kristallfuß-Magma
Anmelder Selwig & Lange GmbH, 3300 Braunschweig, DE
Erfinder Austmeyer, Klaus, Dr.-Ing., 3304 Wendeburg, DE;
Reinefeld, Erich, Prof. Dr., 3340 Wolfenbüttel, DE;
Matusch, Siegfried, 3300 Braunschweig, DE
Vertreter Gramm, W., Prof.Dipl.-Ing.; Lins, E., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 3300 Braunschweig
DE-Anmeldedatum 03.05.1986
DE-Aktenzeichen 3615081
Offenlegungstag 05.11.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.11.1987
IPC-Hauptklasse C13F 1/02
IPC-Nebenklasse B01D 9/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kristallfuß-Magma durch Impfen einer hochkonzentrierten Zuckerlösung mit Kristallzucker, gemahlenem Zucker oder einer Zuckersuspension (nachfolgend kurz "Slurry"), und durch Kühlung dieser Suspension zur Steuerung der Übersättigung (Kühlungskristallisation).

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Kristallfuß-Magma, mit einem Kristallisator in Form eines stehenden Behälters und einer angetriebenen, zentrischen, mit Rührorganen bestückten Welle, zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtung lassen sich der DE-OS 33 08 275 entnehmen. Offenbart ist ein diskontinuierliches Verfahren, bei dem leicht übersättigter Einzugssirup, der nur einen Teil der herzustellenden Gesamtcharge darstellt, mit Slurry geimpft und dabei kontinuierlich umgerührt wird. Anschließend wird dieses Magma einer ersten Kühlungskristallisation unterworfen. Darauf wird unter kontinuierlichem Umrühren weitergesättigter Einzugssirup in gleichem Volumen zugezogen. Dieses Magma wird einer zweiten Kühlungskristallisation unterworfen. Anschließend wird dieses Magma unter kontinuierlichem Umrühren einer Verdampfungskristallisation unterzogen unter gleichzeitigem Zuziehen neuen Einzugssirups, bis der gewünschte Kristallgehalt von 35 bis 45% und das Endvolumen erreicht sind.

Die vorbekannte Vorrichtung zur Durchführung des vorbekannten Verfahrens umfaßt einen Kristallisator mit einem unteren Behälterabschnitt verringerten Durchmessers zur Aufnahme der Ausgangsmenge des Einzugssirups. In diesem unteren Behälterabschnitt sind eine untere Heizkammer sowie umlaufende Rührorgane angeordnet. Im oberen Behälterabschnitt ist eine obere Heizkammer so angeordnet, daß nach Einziehen des weiteren Einzugssirups vor der zweiten Kühlungskristallisation das Niveau des Magmas oberhalb dieser Heizkammer liegt. Auch im Bereich der oberen Heizkammer laufen Rührorgane um.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen sich Kristallfuß- Magma kontinuierlich herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erläuterten Verfahren erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

  • a) Die hochkonzentrierte Zuckerlösung wird dichte- und temperaturgeregelt kontinuierlich der Kühlungskristallisation zugeführt;
  • b) die Slurry wird nach Vorsuspendierung in schwach übersättigter Zuckerlösung kontinuierlich der hochkonzentrierten Zuckerlösung zugegeben;
  • c) die so erhaltene Suspension wird im Durchlaufverfahren abgekühlt und dabei gerührt;
  • d) die abgekühlte Suspension wird in einen Sirup + Feinanteil und in Grobkristallisat durch Zentrifugen klassiert;
  • e) der Sirup+ Feinanteil wird durch Erwärmung aufgelöst und anschließend abgekühlt;
  • f) die abgekühlte, aber temperierte, feinkornfreie Lösung wird in das aus der Klassierstufe austretende Großkristallisat eingemaischt.


Die hochkonzentrierte Zuckerlösung weist vorzugsweise einen Trockensubstanzgehalt von etwa 77% auf und wird vorteilhaft mit einer Temperatur von etwa 70°C zugeführt und in der Kühlungskristallisation auf etwa 22°C abgekühlt. Während des Durchlaufverfahrens nimmt die Intensität der Rührung vorzugsweise ab.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ferner durch folgende Merkmale gelöst:

  • a) Der Kristallisator ist als Kaskadenapparat mit mehreren übereinanderliegenden und gegenseitig in Strömungsverbindung stehenden Kammern ausgebildet;
  • b) dem Kristallisator ist eine Klassierzentrifuge nachgeschaltet;
  • c) der Klassierzentrifuge sind ein Wärmetauscher sowie eine Maische nachgeschaltet.


Der Kristallisator kann vorzugsweise acht bis zehn Kammern aufweisen, die mit Ausnahme der obersten Kammer vollständig mit Suspension gefüllt sind, wobei die oberste Kammer den Zulauf für die hochkonzentrierte Zuckerlösung und die vorsuspendierte Slurry aufweist. Da die Intensität der Rührung von oben nach unten abnehmen soll, kann die in die oberste Kammer eingetragene Rührleistung P/V=4 kW/m3 betragen, während der Wert für die unterste Kammer P/V=1 kW/m3 betragen kann.

Verfahren und Vorrichtung zur Klassierung der Suspension durch Zentrifugieren sind in der DE-OS 33 35 052 offenbart. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird daher auf eine detaillierte Erläuterung dieses Verfahrensschrittes bzw. der Klassierzentrifuge verzichtet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.

Die dargestellte Anlage umfaßt in erster Linie einen Kristallisator 1 in Form eines stehenden zylindrischen Kaskadenapparates, der acht bis zehn übereinanderliegende Kammern 2 umfaßt. Diese Kammern 2 stehen gegenseitig in Strömungsverbindung über konzentrisch angeordnete kreisringförmige Durchtritte 3, die abwechselnd mittig und außen angeordnet sind. Zentrisch durch den Kristallisator 1 ist eine Welle 4 geführt, die mit ihrem unteren Ende in einem Fußlager 5 steht und an ihrem oberen Ende einen Antrieb 6 aufweist. Die Welle 4 ist mit Rührorganen 7 bestückt, die in den einzelnen Kammern 2 umlaufen; aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur untere und obere Rührorgane 7 dargestellt.

Dem Kristallisator 1 vorgeschaltet ist eine Rühreinrichtung 8 zur Herstellung von Slurry sowie eine Vorbehandlungsstufe 9, wo die Slurry in schwach übersättigter Zuckerlösung 10 vorsuspendiert wird. Dem Kristallisator 1 nachgeschaltet sind eine Klassierzentrifuge 11 sowie ein Wärmetauscher 12.

Die Anlage arbeitet wie folgt:

Über eine Pumpe 13 wird über einen Zulauf 14 eine hochkonzentrierte Zuckerlösung 15 (z. B. 77 TS; 70°C) dichte- und temperaturgeregelt in die oberste Kammer 2a gepumpt. Über einen Zulauf 16 gelangt vorsuspendierte Slurry 17 ebenfalls in die oberste Kammer 2a des Kristallisators 1. Hierfür wird zuerst in der Rühreinrichtung 8 eine Slurry hergestellt, die z. B. durch in einem Alkohol auf mittlerer Korngröße von 10 bis 30 µ gemahlenem Zucker bestehen kann. Diese Slurry wird in der Vorbehandlungsstufe 9 in schwach übersättigter Zuckerlösung 10 von ca. 20°C vorsuspendiert und dann in die oberste Kammer 2a eingespeist. Die sich so ergebende Suspension 18 durchströmt den Kristallisator 1 entsprechend den eingezeichneten Pfeilen und tritt aus dem am oberen Ende des Kristallisators vorgesehenen Überlauf 19 aus. Während des Durchlaufens durch den Kristallisator 1 wird die Suspension 18 von ihrer Ausgangstemperatur in Höhe von etwa 70°C auf ca. 22°C abgekühlt. Die Abkühlung erfolgt durch eine im Gegenstrom laufende Wasserkühlung, für die am unteren Ende des Kristallisators 1 der Eintritt für das Kühlwasser 20 vorgesehen ist, das durch Kühlwendeln 21 den Kristallisator 1 von unten nach oben durchströmt.

Die Intensität der Rührung soll im Kristallisator 1 von oben nach unten abnehmen. Da alle Rührorgane 7 durch ihre Kopplung an der gemeinsamen Welle 4 mit der gleichen Drehzahl rotieren, läßt sich die gewünschte Abnahme in der dissipierten Rührerleistung (Schergefälle) lediglich durch Anzahl, Konstruktion und Auslegung der in den jeweiligen Kammern 2 umlaufenden Rührorgane 7 erzielen.

Die Kammern 2 des Kristallisators 1 sind mit Ausnahme der obersten Kammer 2a vollständig mit Suspension 18 gefüllt. Der Pegelstand ist in der obersten Kammer 2a angegeben. Die aus der untersten Kammer austretende und innerhalb des Kristallisators 1 zum Überlauf 19 hochgeführte kalte Suspension 18 gelangt in die Klassierzentrifuge 11, wo die Suspension in zwei Fraktionen getrennt wird: Der die Siebschlitze passierende Sirup+Feinanteil wird mit einer Eingangstemperatur von etwa 22°C dem Wärmetauscher 12 zugeführt und dort in einer ersten Stufe auf 60°C und in einer zweiten Stufe auf 80°C angewärmt und dabei zu einer feinkornfreien Lösung aufgelöst (yü≈1,0). Die Erwärmung in der zweiten Stufe des Wärmetauschers 12 erfolgt über ein Kondensat 26. Die auf etwa 80°C erwärmte Lösung wird als Wärmemedium in die erste Stufe des Wärmetauschers 12 eingespeist und hier auf eine Temperatur von etwa 40°C abgekühlt. Die so abgekühlte bzw. temperierte Lösung 22 wird einerseits als Gleitmedium für die Klassierzentrifuge 11 eingespeist und andererseits als dichtegeregeltes Einmaischmedium in das Grobkristallisat 23 eingemaischt, das als zweiter Trennanteil aus der Klassierzentrifuge 11 austritt und einen Grobanteil von ca. 250 µm aufweist. Das aus einer der Klassierzentrifuge 11 nachgeschalteten Maische 24 austretende Kristallfuß-Magma 25 wird als Impfgut für die nächste Prozeßstufe eingesetzt. Mit D ist eine Magma-Dichteregelung für die Lösung 22 bezeichnet, Die Mischung des Grobkristallisats 23 mit der feinkornfreien Lösung 22 soll zu einem Kristallgehalt von etwa 50% führen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen von Kristallfuß-Magma durch Impfen einer hochkonzentrierten Zuckerlösung mit Kristallzucker, gemahlenem Zucker oder einer Zuckersuspension (nachfolgend kurz "Slurry"), und durch Kühlung dieser Suspension zur Steuerung der Übersättigung (Kühlungskristallisation), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

    1. a) Die hochkonzentrierte Zuckerlösung wird dichte- und temperaturgeregelt kontinuierlich der Kühlungskristallisation zugeführt;
    2. b) die Slurry wird nach Vorsuspendierung in schwach übersättigter Zuckerlösung kontinuierlich der hochkonzentrierten Zuckerlösung zugegeben;
    3. c) die so erhaltene Suspension wird im Durchlaufverfahren abgekühlt und dabei gerührt;
    4. d) die abgekühlte Suspension wird in einen Sirup + Feinanteil und in Grobkristallisat durch Zentrifugen klassiert;
    5. e) der Sirup + Feinanteil wird durch Erwärmung aufgelöst und anschließend abgekühlt;
    6. f) die abgekühlte, aber temperierte, feinkornfreie Lösung wird in das aus der Klassierstufe austretende Grobkristallisat eingemaischt.


  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmaischung der abgekühlten Lösung in das Grobkristallisat dichtegeregelt erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte Lösung als Gleitmedium in der Klassierstufe verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Rührung während des Durchlaufverfahrens abnimmt.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsuspendierung der Slurry mit hoher dissipierter Rührleistung erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Slurry zugeführte schwach übersättigte Zuckerlösung eine Temperatur von ca. 20°C aufweist.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkonzentrierte Zuckerlösung mit einer Temperatur von etwa 70°C zugeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkonzentrierte Zuckerlösung einen Trockensubstanzgehalt von etwa 77% aufweist.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Suspension auf etwa 22°C erfolgt.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Suspension durch eine im Gegenstrom laufende Wasserkühlung erfolgt.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Sirups + Feinanteil auf etwa 80°C und die anschließende Abkühlung auf etwa 40°C erfolgen.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte Lösung einen Trockensubstanzgehalt von etwa 70% aufweist.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des Grobkristallisates mit der abgekühlten Lösung einen Kristallgehalt von etwa 50% ergibt.
  14. 14. Vorrichtung zum Herstellen von Kristallfuß-Magma (25), mit einem Kristallisator (1) in Form eines stehenden Behälters und einer angetriebenen, zentrischen, mit Rührorganen (7) bestückten Welle (4), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    1. a) Der Kristallisator (1) ist als Kaskadenapparat mit mehreren übereinanderliegenden und gegenseitig in Strömungsverbindung stehenden Kammern (2) ausgebildet;
    2. b) dem Kristallisator (1) ist eine Klassierzentrifuge (11) nachgeschaltet;
    3. c) der Klassierzentrifuge (11) sind ein Wärmetauscher (12) sowie eine Maische (24) nachgeschaltet.


  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallisator (1) acht bis zehn Kammern (2) aufweist, die mit Ausnahme der obersten Kammer (2a) vollständig mit Suspension (18) gefüllt sind, wobei die oberste Kammer (2a) den Zulauf (14, 16) für die hochkonzentrierte Lösung (15) und die vorsuspendierte Slurry (17) aufweist.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindungen zwischen den Kammern (2) aus konzentrisch angeordneten, kreisringförmigen Durchtritten (3) bestehen, die abwechselnd mittig und außen angeordnet sind.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (19) für die Suspension (18) am oberen Ende des Kristallisators (1) liegt.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Kristallisators (1) der Eintritt für das Kühlwasser (20) vorgesehen ist, das durch Kühlwendeln (21) den Kristallisator (1) von unten nach oben durchströmt.






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