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Dokumentenidentifikation DE3443055C2 02.11.1989
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Säften oder dergleichen
Anmelder GEA Wiegand GmbH, 7505 Ettlingen, DE
Erfinder Baier, Herbert, 7512 Rheinstetten, DE;
Toran, Josef, 7500 Karlsruhe, DE
Vertreter Weickmann, H., Dipl.-Ing.; Fincke, K., Dipl.-Phys. Dr.; Weickmann, F., Dipl.-Ing.; Huber, B., Dipl.-Chem.; Liska, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Prechtel, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 26.11.1984
DE-Aktenzeichen 3443055
Offenlegungstag 05.06.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1989
IPC-Hauptklasse B01D 1/28
IPC-Nebenklasse B01D 5/00   A23L 2/10   A23L 1/235   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zum Eindampfen von Säften oder dergleichen mit Aromagewinnung wird der Saft durch mehrere Verdampfer (12, 14, 16, 18) geführt, wobei die Verdampfer (12, 14, 16, 18) von in den Verdampfern gebildeten Brüden des Saftes beheizt werden und wobei man die in wenigstens einem der Verdampfer gebildeten Brüden und gegebenenfalls Brüdenkondensat einer Rektifikationskolonne (52) zur Aromagewinnung zuführt. Zur Reduzierung des Heizdampfverbrauchs bei hoher Saft-Endkonzentration wird vorgeschlagen, daß man mit mechanisch verdichteten Brüden (Brüdenverdichter 36) den zuletzt vom Saft durchströmten Verdampfer (18) und den mit der Rektifikationskolonne (52) verbundenen Verdampfer (16) oder einen diesem im Saftstrom vorangehenden Verdampfer parallel beheizt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Säften oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Wiegand-Prospekt ("Anlagen zum Herstellen von Aroma- und Fruchtsaft-Konzentrat" ist ein Verfahren dieser Art bekannt. So zeigt Abb. 8 eine fünfstufige Eindampf-Anlage mit einer die Brüden des ersten Verdampfers 1 sowie das Brückenkondensat des zweiten Verdampfers 2 aufnehmenden Rektifikationskolonne 7. Der erste Verdampfer wird mit Frischdampf beheizt; die übrigen Verdampfer werden mit Brüden aus dem jeweils vorhergehenden Verdampfer beheizt. Der zweite Verdampfer erhält die Brüden des ersten Verdampfers nach Durchgang durch die Rektifikationskolonne. Aus dem Unipektin-Prospekt "Kombinierte Aroma- und Eindampf-Mehrzweckanlage" ist es bei einer dreistufigen Anlage bekannt, die den dritten Verdampfer heizenden Brüden nach Durchgang durch diesen Verdampfer sowie das dabei im dritten Verdampfer entstehende Brüdenkondensat der Rektifikationskolonne zuzuführen. Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist der hohe Dampfverbrauch, vor allem dann, wenn eine hohe Endkonzentration des Saftes gefordert wird.

Aus der DE 33 16 661 A1 ist es bei einem mehrstufigen Eindampf-Verfahren bekannt, mit mechanisch verdichteten Brüden parallel zwei Verdampfer zu beheizen. Das mit leichter flüchtigen Bestandteilen angereicherte Heizmittelkondensat eines im Saftstrom nachfolgenden Verdampfers wird zur weiteren Verarbeitung aus der Verdampferanlage abgeleitet. Wenn man im Falle einer Saft-Eindampfung das Heizmittelkondensat zur Aromagewinnung einer Rektifikationskolonne zuführt, so wird hierfür zusätzlicher Heizdampf benötigt. Auch lassen sich hohe Endkonzentrationen des Saftes wiederum nur mit erhöhtem Dampfeinsatz erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber darin, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art einen niedrigen Dampfverbrauch bei hoher Endkonzentration des Saftes zu erhalten, mit nur geringen zusätzlichen Energiekosten für die Aromagewinnung.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Die mechanisch verdichteten und daher dementsprechend erhitzten Brüden beheizen zum einen den letzten Verdampfer nach Art einer einstufigen Eindampfanlage, was die vom Dampfverbrauch her optimale Verdampfungsart für den bereits in relativ hoher Konzentration vorliegenden Saft mit dementsprechend großer Siedepunktserhöhung darstellt. Andererseits werden mit den mechanisch verdichteten Brüden die vorangehenden Verdampferstufen beheizt, unter Einschluß der Rektifikationskolonne, welche letztere über die Brüden einer dieser Verdampferstufen beheizt wird. Die der einstufigen Hochkonzentrations-Endstufe vorangehenden Verdampfer bilden also einen mit der Rektifikationskolonne heizungsmäßig integrierten mehrstufigen Anlageteil, welcher aufgrund der anfangs relativ geringen Konzentration des Saftes (dementsprechend geringe Siedepunkterhöhung) besonders wirtschaftlich zu betreiben ist. Die verdichteten Brüden werden dem vom Saft als erstes durchströmten Verdampfer zugeführt. Es ist jedoch auch entsprechend der gewünschten Temperaturverteilung in den Verdampfern möglich, die verdichteten Brüden dem vom Saft als zweites durchströmten Verdampfer zuzuführen, insbesondere bei einer insgesamt vier Verdampfer umfassenden Eindampf-Anlage.

Es werden die den als zweites oder drittes vom Saft durchströmten Verdampfer heizenden Brüden und das in diesem Verdampfer gebildete Brüdenkondensat der Rektifikationskolonne zugeführt, was vor allem bei der Apfelsaft-Verdampfung eine vorteilhafte Temperaturverteilung der Verdampfer entsprechend der Verteilung der Siedepunkte der interessierenden Aromastoffe ergibt.

Zur Reduzierung des Energiebedarfs wird der Kolonnenkopf- Kondensator der Rektifikationskolonne mit dem anschließend den Verdampfern zuzuführenden Saft gekühlt. Der Saft wird dementsprechend vorerhitzt.

Zum Kondensieren von Überschußdampf wird dieser durch einen Kondensator geführt. Zur Energieeinsparung wird erfindungsgemäß der Kondensator mit Brüdenkondensat gekühlt.

Zur Zwischenbehandlung, insbesondere zur Schönung des bereits teilweise verdampften Saftes, wird dieser nach Durchlauf durch den mit der Rektifikationskolonne verbundenen Verdampfer aus der Anlage herausgeführt und nach der Zwischenbehandlung wieder zurückgeleitet.

Nicht-kondensierbare Gase führen einen Teil der leicht flüchtigen Aromastoffe mit sich. Um diese nicht zu verlieren, wird vorgeschlagen, daß man die Aromastoffe auswäscht, bevorzugt dadurch, daß man einen Strahlapparat einsetzt, welcher von Aromakonzentrat als Mitnahmemedium durchströmt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Eindampf-Anlage mit Rektifikationskolonne zum Eindampfen von Säften oder dergleichen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens.

Die Erfindung wird im folgenden an mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schema-Darstellung einer erfindungsgemäßen Eindampfanlage;

Fig. 2 eine Schema-Darstellung einer weiteren Eindampfanlage und

Fig. 3 eine etwas detailliertere Darstellung einer dritten Ausführungsform.

Die Eindampfanlage 10 gemäß Fig. 1 besteht aus vier produktmäßig hintereinander geschalteten Verdampfern 12, 14, 16 und 18. Das einzudampfende Produkt (Obstsaft, Gemüsesaft oder dergleichen) wird dem ersten Verdampfer 12 über eine Leitung 20 zugeführt, wird dann über Zwischenleitungen 21, 22 und 24 durch die Verdampfer 14, 16 und 18 geleitet und schließlich als Konzentrat aus dem Verdampfer 18 über die Leitung 26 abgeführt. In den Figuren sind die das flüssige Produkt führenden Leitungen mit einer durchgezogenen Linie dargestellt.

Einer der Verdampfer, insbesondere der produktmäßig erste Verdampfer 12, wird beim Anfahren der Anlage mit Frischwasser beheizt (strichlierte Dampfleitung 28, Fig. 1). Mit den im Verdampfer 12 entstehenden Produktbrüden wird der Verdampfer 16 beheizt; eine Brüdenleitung 30 verbindet hierzu beide Verdampfer 12 und 16. Die Produktbrüden des Verdampfers 16 werden über eine Leitung 32 und die Produktbrüden des Verdampfers 18 über eine in die Leitung 32 mündende Leitung 34 einem mechanischen Brüdenverdichter 36 zugeleitet. Dieser beheizt mit verdichteten Brüden sowohl den Verdampfer 14 als auch den Verdampfer 18, wozu er mit diesen Verdampfern über Leitungen 38 bzw. 40 verbunden ist. Eine Leitung 29 liefert Produktbrüden des Verdampfers 14 an den Verdampfer 12, um diesen zu heizen. Bei der Beheizung der Verdampfer 12 bis 18 mit den Produktbrüden entsteht Brüdenkondensat, welches aus den Verdampfern 12 bis 18 der Reihe nach über Leitungen 42, 44, 48 und 50 zur weiteren Verwertung abgeleitet wird. Das im Verdampfer 16 entstehende Brüdenkondensat weist einen besonders hohen Anteil an Aromastoffen auf und wird zur Aromakonzentratgewinnung über die Leitung 48 der Rektifikationskolonne 52 zugeleitet. In den Zeichnungen sind die Brüdenkondensat-Leitungen mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt.

Die Rektifikationskolonne 52 wird über eine Brüdenleitung 54 mit Produktbrüden aus dem an die Brüdenleitung 30 angeschlossenen Teilraum des Verdampfers 16 beheizt. Vorteilhafterweise enthalten diese Brüden ebenfalls Aromastoffe, welche in der Rektifikationskolonne 52 als Aromakonzentrat gewonnen und über eine Leitung 56 abgeleitet werden. In den Figuren sind derartige Aromakonzentratleitungen mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt.

Das in der Rektifikationskolonne entstehende Lutter-Wasser wird über eine strichlierte Leitung 58 abgeführt.

Die Verdampfungsanlage 10 gemäß Fig. 1 liefert bei geringem Energieaufwand für die Beheizung ein hochkonzentriertes Produkt sowie Aromakonzentrat. Der Verdampfer 18 bildet eine Hochkonzentrations-Endstufe, welche parallel zu den anderen, heizungsmäßig hintereinander geschalteten Verdampfern 14, 12 und 16 mit verdichtetem Heizdampf geheizt wird. Die Rektifikationskolonne ist in das Heizsystem integriert.

Die in Fig. 2 dargestellte Eindampfanlage 110 unterscheidet sich von der Eindampfanlage 10 gemäß Fig. 1 in der Zusammenschaltung der Verdampfer und der Rektifikationskolonne. Funktionsgleiche Bauelemente sind in Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 100 versehen.

Im Gegensatz zur Anordnung 10 in Fig. 1 wird das Produkt nunmehr dem in Fig. 2 am weitesten links stehenden Verdampfer 114 über eine Leitung 120&min; zugeführt. Über eine Leitung 121&min; wird das Produkt dem Verdampfer 112 und über eine Leitung 122&min; dem Verdampfer 116 zugeführt. Von diesem Verdampfer führt unverändert die Leitung 124 zum Verdampfer 118, von welchem das Konzentrat über die Leitung 126 abgeführt wird.

Die Dampfheizung ist unverändert. Es wird also vom mechanischen Verdichter über die Leitung 138 der Verdampfer 114 und über die Leitung 140 der Verdampfer 118 beheizt. Die Leitungen 129 und 130 verbinden die Verdampfer 114 und 112 bzw. 112 und 116. Die Leitungen 132 und 134 wiederum verbinden den Verdampfer 116 mit dem Brüdenverdichter 136 bzw. den Verdampfer 118 mit dem Brüdenverdichter 136.

Die Rektifikationskolonne 152 ist über eine Brüdenleitung 154&min; mit dem vom Saft als zweites durchströmten Verdampfer 112 verbunden und zur Aufnahme der entsprechenden Brüden nach Beheizung des Verdampfers 112; eine Brüdenkondensatleitung 148&min; verbindet denselben Verdampfer 112 mit der Rektifikationskolonne 152. Die Leitung 156 leitet das Aromakonzentrat ab und die Leitung 158 das Lutter- Wasser.

Auch bei dieser Anordnung ergibt sich aufgrund der Parallel-Beheizung der Endstufe (Verdampfer 118) sowie der vorangegangenen Verdampfer 114, 112, 116 einschließlich der Rektifikationskolonne 152 ein geringer Heiz- Energieverbrauch bei hohem Konzentrationsgrad des Produktes und wirksamer Aromakonzentrat-Gewinnung. Aufgrund dieser günstigen Eigenschaften lohnen sich die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Anlageinvestitionen selbst dann, wenn lediglich saisonaler Betrieb vorgesehen ist.

In Fig. 3 ist eine Eindampfanlage 210 in näheren Einzelheiten dargestellt. Bauelemente, die ihre Funktion nach wiederum solchen in Fig. 2 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen.

Die Verdampfer sind demnach der Reihe nach von links bezeichnet mit 214, 212, 216 und 218. Die Führung des Saftes durch die Verdampfer entspricht der Fig. 2, ebenfalls die Art der Beheizung.

Im einzelnen durchläuft der über eine Leitung 22&min; und einen Vorlaufbehälter 300 kommende Trubsaft zwei Wärmetauscher 302 und 304, in welchem der Trubsaft durch Kühlung von Saftkonzentrat aus dem letzten Verdampfer 218 (Leitung 226) und Brüdenkondensat aus dem Verdampfer 216 (Leitung 248) vorgewärmt wird. Eine weitere Vorwärmung geschieht in einem Kolonnenkopfkondensator 306 am oberen Ende der Rektifikationskolonne 252. Der den Saft als erstes aufnehmende Verdampfer 214 wird mit mechanisch verdichteten Brüden über die den Verdampfer 214 mit dem mechanischen Brüdenverdichter 236verbindende Leitung 238 beheizt. Ein in den Verdampfer 214 integrierter Vorwärmer 239 wird zusätzlich mittels über eine Leitung 228 zugeführten Frischdampf beheizt.

Im ersten Verdampfer 214 werden ca. 25% des Trubsaftes verdampft. Die hierbei entstehenden aromahaltigen Brüden beheizen den Verdampfer 212, in welchem der Trubsaft weiter konzentriert wird. Danach verläßt das trübe Vorkonzentrat zur Zwischenbehandlung (z. B. Heißschönung und Klärung) die Anlage über einen Wärmetauscher 308, in welchem es das zwischenbehandelte Vorkonzentrat in Gegenstrom aufheizt. Mit strichlierter Umfangslinie ist eine Zwischenbehandlungsanlage 310 schematisch angedeutet. Das zwischenbehandelte Konzentrat gelangt von einem Vorlaufbehälter 312 über den Wärmetauscher 308 zum dritten Verdampfer 216. Danach wird es im vierten Verdampfer 218 (Hochkonzentrator) auf Endkonzentration gebracht und verläßt über den Wärmetauscher 302 gekühlt auf ca. 20°C die Anlage. Die Verdampfer 214, 212, 216 können als Fallstromverdampfer ausgeführt sein.

Die den zweiten Verdampfer 212 heizenden aromahaltigen Brüden werden zum größten Teil kondensiert und werden über die Brüdenkondensatleitung 248&min; der Rektifikationskolonne (252) zugeführt. Ein geringerer Teil dieser Brüden kondensiert jedoch nicht und wird als solcher über die Brüdenleitung 254&min; der Rektifikationskolonne 252 zugeführt. Im Kolonnenkopfkondensator 306 werden die stark aromahaltigen Dämpfe kondensiert und gehen als Rücklauf auf den obersten Boden der Rektifikationskolonne 252. Über die Leitung 256 wird das Aromakonzentrat aus der Rektifikationskolonne 252 abgeleitet und einer Gaswasch- und Aromakühlanlage 316 an sich bekannten Aufbaus (z. B. Wiegand-Prospekt "Anlagen zum Herstellen von Aroma- und Fruchtsaft-Konzentrat") zugeführt. Bei dieser Anlage wird im Kreislauf (Leitung 318) Aromakonzentrat durch einen Vorratsbehälter 320 und eine Strahlpumpe 322 geführt, angetrieben von einer Pumpe 324. Der Strahlpumpe wird über eine an den Kolonnenkopfkondensator 306 angeschlossene Leitung 326 die nicht kondensierbaren, noch aromahaltigen Gase zur Wäsche zugeführt. Über eine Leitung 328 wird der Behälter 320 gekühlt. Vom Behälter 320 führt eine Aromakonzentratleitung 330 aus der Anlage.

Der mechanische Brüdenverdichter 236 saugt die in den Verdampfern 216 und 218 entstehenden Produktbrüden über die Leitungen 232 und 234 ab und verdichtet diese auf die Heizseite des Verdampfers 214 (Leitung 238) und des Verdampfers (Hochkonzentrator) 218 (Leitung 240). Dadurch arbeitet die Anlage im Bereich kleiner Siedepunktserhöhungen des Fruchtsaftes (zu Beginn des Eindampfprozesses) dreistufig und im Hochkonzentrator bei den großen Siedepunktserhöhungen des Fruchtsaftkonzentrates ein-stufig. Kühlwasser wird nicht benötigt, da das im Wärmetauscher 304 gekühlte Brüdenkondensat für restliche Kühlaufgaben verwendet werden kann, darunter auch zur Kühlung eines Oberflächenkondensators 332, welcher zur Kondensation von Überschußdampf des Verdampfers 218 vorgesehen ist (Verbindungsleitung 334 zwischen Verdampfer 218 und Oberflächenkondensator 332).


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Eindampfen von Säften oder anderen aromahaltigen Flüssigkeiten mit Aromagewinnung, bei welchem man den Saft durch mehrere Verdampfer führt, wobei die Verdampfer von in den Verdampfern gebildeten Brüden des Saftes beheizt werden und wobei man die in wenigstens einem der Verdampfer gebildeten Brüden und Brüdenkondensat einer Rektifikationskolonne zur Aromagewinnung zuführt, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß man den vom Saft zuletzt durchströmten Verdampfer sowie den mit der Rektifikationskolonne verbundenen Verdampfer oder einen diesem im Saftstrom vorangehenden Verdampfer mit mechanisch verdichteten Brüden parallel beheizt,
    2. - daß man die verdichteten Brüden dem vom Saft als erstes oder als zweites durchströmten Verdampfer zuführt,
    3. - daß man die den als zweites oder drittes vom Saft durchströmten Verdampfer heizenden Brüden und das in diesem Verdampfer gebildete Brüdenkondensat der Rektifiktionskolonne zuführt, und
    4. - daß man einen Kolonnenkopf-Kondensator der Rektifikationskolonne mit dem anschließend den Verdampfern zuzuführenden Saft kühlt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kondensator zum Kondensieren von Überschußdampf mit Brüdenkondensat kühlt.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Saft zwischen zwei Verdampferdurchläufen einer Zwischenbehandlung, vorzugsweise Schönungsbehandlung, unterzieht.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Brüden Aromastoffe auswäscht, vorzugsweise nach Durchgang der Brüden durch die Rektifikationskolonne.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aromastoffe mittels eines Strahlapparats auswäscht, welcher vom Aromakonzentrat als Mitnahmemedium durchströmt wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere vom Saft nacheinander durchströmte Verdampfer, welche jeweils von in den Verdampfern gebildeten Brüden des Saftes beheizt sind sowie ferner umfassend eine die Brüden wenigstens eines Verdampfers und Brüdenkondensat aufnehmende Rektifikationskolonne mit Kolonnenkopf-Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichzeitig zwei Verdampfer (18, 14; 118, 114; 218, 214) mit verdichteten Brüden beaufschlagender mechanischer Brüdenverdichter (36; 136; 236) vorgesehen ist, wobei einer der beiden Verdampfer von dem vom Saft zuletzt durchströmten Verdampfer (18; 118; 218) gebildet ist und der andere von dem mit der Rektifikationskolonne (52; 152; 252) verbundenen oder von einem diesem in Saftströmungsrichtung vorangehenden Verdampfer (14; 114; 214) gebildet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdenverdichter (36; 136; 236) von einem Radialverdichter gebildet ist.






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