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Dokumentenidentifikation DE3615081C2 13.07.1989
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.-Anwälte, 3300 Braunschweig
DE-Anmeldedatum 03.05.1986
DE-Aktenzeichen 3615081
Offenlegungstag 05.11.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.07.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.1989
IPC-Hauptklasse C13F 1/02
IPC-Nebenklasse B01D 9/02   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kristallfuß-Magma. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Kristallisator (1) mit einer nachgeschalteten Klassierzentrifuge (11), in der die aus dem Kristallisator austretende, auf etwa 22°C abgekühlte Suspension in zwei Fraktionen getrennt wird. Die eine Fraktion besteht aus Sirup + Feinanteil, der in einem Wärmetauscher erwärmt und dadurch gelöst wird, wobei diese feinkornfreie Lösung einerseits als Gleitmedium für die Klassierzentrifuge als auch als Einmaischmedium für das die Klassierzentrifuge als zweite Fraktion verlassende Grobkristallisat (23) verwendet wird. Die Impfung der als Ausgangsprodukt dienenden hochkonzentrierten Zuckerlösung erfolgt mit vorsuspendierter Slurry. Erfindungsgemäß ist es erstmalig möglich, Kristallfuß-Magma in einem kontinuierlichen Verfahren herzustellen.

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.

Die DE-PS 6 87 246 offenbart ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Zuckerkristallisation. Die Zuckerlösung wird in kontinuierlichem Strom durch eine oder mehrere hintereinandergeschaltete Kühlmaischen geführt. In nur einem Teil des kontinuierlichen Lösungsstromes werden Kernkristalle gebildet, wobei der Teilstrom sich dann mit dem Hauptstrom der Lösung vereinigt, um der weiteren Kristallisation unterworfen zu werden. Dem Teilstrom der Lösung, in dem die Kernkristalle gebildet werden, werden sehr kleine Kristalle zugesetzt, worauf dieser Teilstrom der Lösung zum Anwachsen der zugesetzten Kristalle unter gleichbleibender Übersättigung der Mutterlauge gekühlt wird. Die Kernflüssigkeit wird in einem Mischbehälter hergestellt, der mit einem Kühlmantel versehen ist und einen auf einer vertikalen Welle befestigten und rasch umlaufenden Propeller aufweist. Dieser Mischbehälter wird zu einer bestimmten Höhe mit konzentrierter Lösung gefüllt, die eine Konzentration von 84° Brix aufweist und in dem genannten Behälter soweit gekühlt wird, daß ihre Übersättigung bis 1,2 anwächst. Darauf wird der gekühlten und nun übersättigten Lösung eine Zuckersuspension zugesetzt, die durch Vermahlen eines feinen Kristallzuckers mit Spiritus in einer Kugelmühle erhalten ist, wobei glatte Kristallkerne entstehen, deren Achse eine durchschnittliche Länge von etwa 5 Mikron besitzt. Diese kleinen Kristallkerne wachsen in dem Mischbehälter dann zu Kristallen an, deren Achse durchschnittlich eine Länge von 0,15 bis 0,20 mm aufweist. Der Zusatz der Kernflüssigkeit erfolgt kontinuierlich in den vorstehend erwähnten, zuvor auf etwa 93°C vorgekühlten Teilstrom der konzentrierten Lösung. Die Suspension durchläuft dann einen Kühlbehälter, in dem die zugesetzten Kristallkerne unter gleichbleibender Übersättigung anwachsen. Die vorkristallisierte Lösung verläßt den Kühlbehälter mit einer Temperatur von etwa 68°C, wobei die Achse der Kristalle zu einer Länge von etwa 0,4 mm angewachsen ist. Die Lösung durchläuft dann eine Heizeinrichtung, in der die Lösung bis über die Übersättigungstemperatur erhitzt wird. Anschließend strömt die vorkristallisierte Lösung in einen Kühler, wo sie mit dem Hauptstrom der Zuckerlösung zusammentrifft. Die Masse durchströmt dann hintereinandergeschaltete Kühleinrichtungen, wobei die Kristallisation des Zuckers unter gleichbleibender Übersättigung vor sich geht. Die Kühlung wird soweit fortgesetzt, bis die Lösung eine Temperatur von etwa 36°C erhält.

In dem vorstehend erläuterten Verfahren erfolgt die Herstellung der Kernflüssigkeit diskontinuierlich.

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 Slurry wird in schwach übersättigter Zuckerlösung vorsuspendiert;
  • b) die der Slurry zugeführte schwach übersättigte Zuckerlösung weist eine Temperatur von ca. 20°C auf;
  • c) die Vorsuspendierung der Slurry erfolgt mit hoher dissipierter Rührleistung;
  • d) die hochkonzentrierte Zuckerlösung wird dichte- und temperaturgeregelt kontinuierlich der Kühlungskristallisation zugeführt;
  • e) die vorsuspendierte Slurry wird der hochkonzentrierten Zuckerlösung kontinuierlich zugegeben;
  • f) die so erhaltene Suspension wird im Durchlaufverfahren abgekühlt und dabei gerührt;
  • g) die abgekühlte Suspension wird in einen Sirup + Feinanteil und in Grobkristallisat durch Zentrifugen klassiert;
  • h) der Sirup + Feinanteil wird durch Erwärmung aufgelöst und anschließend abgekühlt;
  • i) die abgekühlte, aber temperierte, feinkornfreie Lösung wird in das aus der Klassierstufe austretende Großkristallisat eingemaischt;
  • k) die Mischung des Grobkristallisates mit der abgekühlten Lösung ergibt einen Kristallgehalt von etwa 50%.


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 zugrunde liegende Aufgabe ferner durch folgende Merkmale gelöst:

  • a) Eine Rühreinrichtung zur Herstellung von Slurry und zu ihrer Vorsuspendierung mit schwach übersättigter Zuckerlösung ist dem Kristallisator vorgeschaltet;
  • b) der Kristallisator ist als Kaskadenapparat mit mehreren übereinanderliegenden und gegenseitig in Strömungsverbindung stehenden Kammern ausgebildet;
  • c) dem Kristallisator ist eine Klassierzentrifuge nachgeschaltet;
  • d) 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 Slurry wird in schwach übersättigter Zuckerlösung vorsuspendiert;
    2. b) die der Slurry zugeführte schwach übersättigte Zuckerlösung weist eine Temperatur von ca. 20°C auf;
    3. c) die Vorsuspendierung der Slurry erfolgt mit hoher dissipierter Rührleistung;
    4. d) die hochkonzentrierte Zuckerlösung wird dichte- und temperaturgeregelt kontinuierlich der Kühlungskristallisation zugeführt;
    5. e) die vorsuspendierte Slurry wird der hochkonzentrierten Zuckerlösung kontinuierlich zugegeben;
    6. f) die so erhaltene Suspension wird im Durchlaufverfahren abgekühlt und dabei gerührt;
    7. g) die abgekühlte Suspension wird in einen Sirup + Feinanteil und in Grobkristallisat durch Zentrifugen klassiert;
    8. h) der Sirup + Feinanteil wird durch Erwärmung aufgelöst und anschließend abgekühlt;
    9. i) die abgekühlte, aber temperierte, feinkornfreie Lösung wird in das aus der Klassierstufe austretende Grobkristallisat eingemaischt;
    10. k) die Mischung des Grobkristallisates mit der abgekühlten Lösung ergibt einen Kristallgehalt von etwa 50%.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkonzentrierte Zuckerlösung mit einer Temperatur von etwa 70°C zugeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkonzentrierte Zuckerlösung einen Trockensubstanzgehalt von etwa 77% aufweist.
  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 Abkühlung der Suspension auf etwa 22°C erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Suspension durch eine im Gegenstrom laufende Wasserkühlung erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Sirups + Feinanteils auf etwa 80°C und die anschließende Abkühlung auf etwa 40°C erfolgen.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte Lösung einen Trockensubstanzgehalt von etwa 70% aufweist.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmaischung der abgekühlten Lösung in das Grobkristallisat dichtegeregelt erfolgt.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte Lösung als Gleitmedium in der Klassierstufe verwendet wird.
  11. 11. 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) Eine Rühreinrichtung (8, 9) zur Herstellung von Slurry und zu ihrer Vorsuspendierung mit schwach übersättigter Zuckerlösung (10) ist dem Kristallisator (1) vorgeschaltet;
    2. b) der Kristallisator (1) ist als Kaskadenapparat mit mehreren übereinanderliegenden und gegenseitig in Strömungsverbindung stehenden Kammern (2) ausgebildet;
    3. c) dem Kristallisator (1) ist eine Klassierzentrifuge (11) nachgeschaltet;
    4. d) der Klassierzentrifuge (11) sind ein Wärmetauscher (12) sowie eine Maische (24) nachgeschaltet.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallisator (1) acht bis zehn Kammern (2) aufweist, die mit Ausnahme der obersten Kammer (2a) vollständig mit Suspension (18) füllbar sind, wobei die oberste Kammer (2a) den Zulauf (14, 16) für die hochkonzentrierte Lösung (15) und die vorsuspendierte Slurry (17) aufweist.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindungen zwischen den Kammern (2) aus konzentrisch angeordneten, kreisringförmigen Durchtritten (3) bestehen, die abwechselnd mittig und außen angeordnet sind.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (19) für die Suspension (18) am oberen Ende des Kristallisators (1) liegt.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, 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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