AT508211A1 - Destillationsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Destillationsvorrichtung.

Im Zuge einer Destillation wird ein flüssiges Gemisch verschiedener ineinander löslicher Stoffe erwärmt und der dabei entstehende Dampf über einen Kühler in ein Kondensat überführt. Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung des Gemisches entsteht beim Erwärmen Dampf, der je nach Temperatur eine ebenfalls unterschiedliche Zusammensetzung aufweist, sofern sich die Siedetemperaturen der einzelnen Komponenten des Gemisches voneinander unterscheiden. Üblicherweise wird eine Destillation beim Brennen von Alkohol, beim Verarbeiten von Erdöl in der Raffinerie und bei der Herstellung sonstiger organischer Verbindungen eingesetzt.

Bei der Destillation wird zunächst das Ausgangsgemisch zum Sieden gebracht. Der entstehende Dampf, der sich aus den verschiedenen Komponenten der zu trennenden Lösung zusammensetzt, wird in einem Kondensator (z.B. Röhrenkühler) kondensiert. Im Anschluss wird das flüssige Kondensat aufgefangen.

Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass in der Regel beim Kondensieren des Dampfes nicht der gesamte Dampf in Kondensat umgewandelt wird und ein Restdampf ungenützt bleibt, der gegebenenfalls an die Umgebung abgegeben werden kann. Dieser Restdampf kann höhersiedende Bestandteile des Ausgangsgemisches enthalten. Diese höhersiedenden Bestandteile können, beispielsweise bei der Destillation von Obstbränden, für die Qualität des zu gewinnenden Destillats von entscheidender Bedeutung sein.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der der beim Kondensieren entstehende Restdampf gewonnen wird.

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Destillation einer Flüssigkeit zu einem Destillat mit einem Verdampfer zum Überführen der Flüssigkeit von der flüssigen Phase in die 'Dampfphase und mit einem dem Verdampfer nachgeschalteten Kondensator zur Kondensation der Dampfphase zu einem Destillat, wobei der Kondensator mindestens eine Dampfzuleitung vom Verdampfer und mindestens eine Kondensatableitung aufweist, wobei an der Kondensatableitung mindestens ein Auffangbehältnis für das Destillat angeordnet ist, wobei die Kondensatableitung und/oder das mindestens eine Auffangbehältnis eine Dampfablei- 2 tung für Restdampf aufweist, wobei die Dampfableitung über den Kondensator zum mindestens einen Auffangbehältnis oder zu einem weiteren Auffangbehältnis geführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der bei einer Destillation nach dem Kondensator anfallende Restdampf über eine Dampfableitung wieder über den Kondensator geleitet, wodurch das Kondensat des Restdampfes gewonnen werden kann. Durch das Durchleiten des Restdampfes über den für die Destillation verwendeten Kondensator wird ein weiterer zusätzlicher Kondensator oder eine Kühlfalle eingespart, was u.a. zu einer Kostenreduktion und Effizienzsteigerung der Destillatproduktion führt.

Durch das Kondensieren des Restdampfes wird zudem verhindert, dass für das Endprodukt wichtige Bestandteile im Zuge der Destillation verloren gehen und dass Restdampf an die Umgebung abgegeben wird. Beispielsweise kann damit bei der Herstellung von Edelbränden verhindert werden, dass Aromen verloren gehen.

Der erfindungsgemäße Kondensator weist somit eine Primärkühlung und eine Sekundärkühlung auf. Im Zuge der Primärkühlung wird der vom Verdampfer erzeugte Dampf als Kondensat gewonnen.

In der Sekundärkühlung wird der Restdampf, der nicht durch die Primärkühlung kondensiert wurde, als Kondensat gewonnen. Durch die Kondensation des Dampfes (z.B. beträgt das Volumenverhältnis von Alkohol (Ethanol) zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand ca. 1:2000 cm3) entsteht ein Druckgefälle und infolgedessen eine Strömung, so dass der Restdampf durch die Dampfableitung über den Kondensator geleitet wird. Dadurch ist es nicht nötig, weitere technische Hilfsmittel zum Transport des Restdampfes durch den Kondensator vorzusehen. Jedoch kann hilfsweise beispielsweise eine zusätzliche Pumpe vorgesehen sein.

Die Auffangbehältnisse, in denen das Kondensat der Primär-und Sekundärkühlung aufgefangen wird, können - wenn diese ohnehin nicht ident sind - miteinander verbunden sein.

Das Kondensat des Restdampfes wird in ein Auffangbehältnis überführt, in welchem das Kondensat der Kondensatableitung aus dem Kondensator gesammelt wird.

Das Auffangbehältnis kann in Form eines Verteilergefäßes ausgestaltet sein. Das Verteilergefäß eignet sich zur Trennung des Destillats und des Restdampfes.

Das mindestens eine Auffangbehältnis weist vorzugsweise die Form eines Siphons auf. 3 • · ·· • ···· · • · · ·

Der Siphon füllt sich im Laufe der Destillation mit Kondensat, welches als Dampfsperre zwischen der mindestens einen Dampfableitung und dem Zulauf des Kondensat des Restdampfes zum Auffangbehältnis dient.

Nach abgeschlossener Destillation wird das Destillat aus dem Auffangbehältnis abgelassen. Daher ist vorzugsweise am mindestens einem Auffangbehältnis ein Ablassventil vorgesehen. Das Ablassventil kann von jeglicher Gestalt sein und kann pneumatisch oder manuell betätigt werden.

In bisherigen Destillationsverfahren zur Herstellung von Obstbränden wird beispielsweise die Siedetemperatur der Obstmaische auf die physikalischen Rahmenbedingungen beschränkt, welche durch den natürlichen Luftdruck definiert sind.

Die Nachteile dieser Verfahren bestehen darin, dass die hohe Siedetemperatur und die Dauer der Destillation, die - je nach Fassungsvermögen der Brennblase - mehrere Stunden dauern kann, zur Zerstörung temperaturempfindlicher Aromen führt.

Um diese Nachteile zu überwinden, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Unterdrück (d.h. einem im Verhältnis zum Umgebungsdruck reduzierten Druck) gesetzt werden. Dadurch kann die Siedetemperatur der Destillationsvorlage (z.B. Obstmaische bei Obstdestillaten) reduziert werden. Daher ist vorzugsweise am ersten oder zweiten Auffangbehältnis eine Vakuumpumpe angeordnet. Am meisten bevorzugt ist die Vakuumpumpe an jenem Auffangbehältnis angeordnet, an dem das Destillat des Restdampfes gewonnen wird (nach der Sekundärkühlung). Dadurch wird verhindert, dass der Restdampf über die Vakuumpumpe aus der Vorrichtung ungenutzt abgezogen wird.

Um zu verhindern, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugtes Kondensat aus der Vorrichtung entfernt wird, ist, wenn die Vorrichtung mehr als ein Auffangbehältnis aufweist, vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Auffangbehältnis ein Ventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist an dem mindestens einen Auffangbehältnis ein Aräometer angeordnet.

Mit Hilfe des Aräometers kann im Laufe der Destillation der Alkoholgehalt des Destillats überprüft werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kondensator ausgewählt aus Röhrenküh- 4 ler, Tellerkühler und Zargenkühler.

Der in der erfindüngsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Kondensator ist ein beliebiger Kühler, wie diese in allgemein üblichen Destillationsvorrichtungen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird ein Röhrenkühler eingesetzt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Destillation von Alkohol, insbesondere zur Destillation von Obstbränden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Destillation verschiedener flüssiger Gemische eingesetzt werden.

Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Obstbränden bzw. Obstdestillaten, bei dem ein Destillat unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einer Obstmaische gewonnen wird.

Mit Hilfe dieses Verfahrens, insbesondere bei Einsatz einer Vakuumpumpe zur Reduktion des Drucks in der Vorrichtung, kann die Siedetemperatur der Obstmaische auf ca. 35°C gesenkt werden, wodurch die Aromen der Obstmaische authentisch in das Destillat überführt werden.

Außerdem kann damit das Angebot an Obstbränden um jene Früchte erweitert werden, welche bekannter Weise derart empfindliche Aromen beinhalten, dass diese durch herkömmliche Destillationsverfahren nicht in befriedigender Qualität hergestellt werden können.

Mit der Kondensation des bei der Destillation üblicherweise erzeugten nicht kondensierten Restdampfes kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der Vorrichtung eine gegenüber dem herkömmlichen Destillieren höhere Edelbrand- Ausbeute erzielt werden.

Bei Anlegen eines Unterdrucks im Zuge der Destillation kann die Brenntemperatur auf ca. 35°C bis 40°C reduziert werden, was eine entsprechend geringere Oxidation zur Folge hat, wodurch auch die Brennblasen-Reinigung reduziert werden kann, womit an Reinigungsmittel- und Arbeitszeitaufwand bzw. Kosten etwa zwei Drittel eingespart werden.

Aufgrund der bereits beim Brennvorgang bzw. unmittelbar danach, erreichten hohen Qualitätsmerkmale bzw. einer weit rascheren Vervollkommnung der Brände kann auf längere Lagerzeiten verzichtet werden bzw. eine entsprechend frühere Vermarktung erfolgen . • · · · · ·· ·· tf • · · · · ♦ ···· • · · ······· » I · • · · · ···· · ··· · · • · · · ··· ··· - 5 -

Durch die bei Verwendung einer Vakuumpumpe reduzierte erforderliche Heiztemperatur von unter 50°C kann die nötige Heizleistung signifikant reduziert werden, wodurch auch die Energiekosten entsprechend reduziert, werden. Unter Verwendung einer Wärmetauschpumpe (Wärme-Rückgewinnung aus dem Kondensator) kann die so gewonnene Wärme ebenso Energie einsparend zum Vorheizen der Maischen genutzt werden.

War das Destillieren von Obstmaischen bisher meist mit 150 Liter Brennblasen begrenzt, um durch ein langes Destillieren nicht zusätzlich Aromen und Geschmack zu verlieren, wird jetzt die Aromen- und Geschmacksqualität mit großen Brennblasen (500, 1000 und mehr Liter) bzw. mit weit längeren Destillationszeiten in keiner Weise beeinträchtigt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Destillation von Flüssigkeiten, vorzugsweise Alkohol, insbesondere zur Destillation von Obstbränden, umfassend die Schritte: a) Erwärmen eines flüssigen, gegebenenfalls alkoholhaltigen, Ausgangsmaterials in einem Verdampfer, b) Überführen des in Schritt a) gebildeten Dampfes in einen Kondensator zum Erzeugen eines Kondensates, c) Sammeln des Kondensates in einem Auffangbehältnis, d) Rücküberführen des bei der Kondensation anfallenden Restdampfes in den Kondensator aus Schritt b) über eine Dampfableitung, welche am Auffangbehältnis und/oder Kondensatableitung des Kondensators angeordnet ist, und e) Gewinnen des Restdampfkondensats.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Restdampf, das ist jener Anteil des Dampfes, welcher bei der Kondensation eines Dampfes („Primärdampf") nicht kondensiert, über den Kondensator geführt, so dass auch der Restdampf kondensiert. Dadurch lassen sich leichter flüchtige Substanzen rückgewinnen und dem Kondensat aus dem Primärdampf zuführen.

Um die Bestandteile des Ausgangsprodukts zu schonen ist es von Vorteil vor Schritt a) den Druck in der Destilliervorrichtung im Verhältnis zum Umgebungsdruck zu reduzieren. Durch eine Reduktion des Druckes in der Destilliervorrichtung wird die Siedetemperatur der flüchtigen Bestandteile des Ausgangsprodukts reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er- - 6 - ·♦ »· · Μ ·· ·· • · · · · · · · · · • · · ······· · · · • · ···· · ··· « • · · · ··« «I · findung wird der Druck in der Destilliervorrichtung vor Schritt a) auf unter 500 mbar, vorzugsweise unter 250 mbar, noch mehr bevorzugt auf unter 150 mbar, am meisten bevorzugt auf unter 100 mbar, insbesondere auf ungefähr 80 mbar, gesenkt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Kondensator ein Kühlmittel, welches vorzugsweise auf eine Temperatur von -20°C bis +5°C, noch mehr bevorzugt von ,-10°C bis 0°C, eingestellt werden kann. Durch die Verwendung eines Kondensators, der in der Lage ist an der Kontaktfläche mit dem Dampf diese Temperaturen zu erzielen, können die im Dampf befindlichen flüchtigen Substanzen im wesentlichen vollständig kondensiert werden. Wird der Druck in der Destilliervorrichtung reduziert empfiehlt es sich auch die Temperatur im Kondensator zu reduzieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur zur Destillation von Alkohol verwendet werden, sondern auch für sonstige flüchtige Substanzen wie flüchtige Ester oder flüchtige Säuren.

Die gegenständliche Erfindung wird durch folgende Figuren näher illustriert, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kondensator.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der erfindungsgemäße Kondensator in einer Vorrichtung zur Destillation von Alkohol unter Verwendung einer Vakuumpumpe vorgesehen ist.

Der in Figur 1 dargestellte Kühler verfügt über eine dem üblichen Kühlsystem nachgeordnete Sekundärkühlung, welche eine fast vollständige Kondensation des Restdampfes ermöglicht. Neben der höheren Ausbeute wird beispielsweise bei Destillation von Obstbränden auch - aufgrund des überdurchschnittlichen Gehalts an Alkohol und Aromen im Dampf - eine qualitative Verbesserung der erzeugten Spirituose erreicht.

Von der Brennblase 1 strömt Dampf durch das Geistrohr 2 in den Primärkühler (Röhren-, Teller- oder Zargenkühler) 3. Das im Kühler 3 entstehende Kondensat fließt durch die Leitung 4 in den Siphon 30, welcher im gefüllten Zustand als Dampfsperre dient.

Der Restdampf wird über Leitung 31 in die Kühlschlange 18 gezwungen. Der hier kondensierte Dampf fließt zusammen mit dem Kondensat aus der Leitung 4 über den Ablaufstutzen 32 in ein Auffanggefäß. Über die Wasserleitung 24 und 25 wird die Kondensationsener- ·· · • · · · ·· ·· #· • · · · · • · · · · · ··· · · · · • · · · ···· · ··· · • t · · ··· ··· - 7 - gie im Gegenstrom abgeführt. Der Siphon 30 wird über den Auslasshahn 33 entleert.

In Fig. 2 ist eine Destillationsvorrichtung dargestellt, welche den erfindungsggemäßen Kühler bzw. Kondensator aufweist. Von der Brennblase 1 strömt Dampf durch das Geistrohr 2 in den Primärkühler (Röhrenkühler) 3. Das im Kühler 3 entstehende Kondensat fließt durch die Leitung 4 in die Alkoholvorlage 5, weiter durch die Leitung 6, wo es durch die Drei-Weg-Kugelhähne 7 und 8 auf das Vorlaufgefäß 9, das Mittellaufgefäß 10 sowie das Nachlaufgefäß 11 verteilt wird.

Der aktuelle Alkoholgehalt des Destillats kann durch das Schauglas 12 über den Aräometer 13 abgelesen werden.

Der Füllstand 14 - bedingt durch die Alkoholvorläge 5 - verhindert zusammen mit Ventil 15 das Eindringen von Restdampf in die Gefäße 9, 10 und 11.

Die Leitung 16 transportiert allfälligen Überdruck aus den Gefäßen 9, 10 und 11 über das Ventil 15 in das Verteilergefäß 17, und von dort aus gemeinsam mit dem Restdampf aus dem Primärkühler 3 in den Sekundärkühler 18.

Das Kondensat aus dem Kühler 18 fließt in die Leitung 19, welche mit der Leitung 4 verbunden ist. Das Rückschlagventil 20 verhindert das Ansaugen des Kondensats bei Evakuierung der Anlage durch die Vakuumpumpe 21.

Die Kondensationsenergie aus dem Primärkühler 3 und dem Sekundärkühler 18, welche von einem isolierten Kühlmantel 22 umgeben sind, wird durch den Umlaufkühler 23 abgeführt.

Als Kühlflüssigkeit dient eine Glykol-Wassermischung, welche durch die Leitung 24 (Vorlauf) und durch die Leitung 25 (Rücklauf) zirkuliert. Über die Kugelhähne 26, 27, 28 und 29 wird die Anlage nach erfolgtem Druckausgleich entleert.

Claims (12)

1. ·· ·· ·· ·· · ·· • t · · · · ···· • · · · · · ··· · · · I • · · ···· · <··φ · ······· · · · - 8 - Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Destillation einer Flüssigkeit zu einem Destillat mit einem Verdampfer (1) zum Überführen der Flüssigkeit von der flüssigen Phase in die Dampfphase und mit einem dem Verdampfer (1) nachgeschalteten Kondensator (3) zur Kondensation der Dampfphase zu einem Destillat, wobei der Kondensator mindes- . tens eine Dampfzuleitung (2) vom Verdampfer (1) und mindestens eine Kondensatableitung (4) aufweist, wobei an der Kondensata-bleitung (4) mindestens ein Auffangbehältnis (17, 30) für das Destillat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatableitung (4) und/oder das mindestens eine Auffangbehält-his (17, 30) eine Dampfableitung (18) für Restdampf aufweist, wobei die Dampfableitung (18) über den Kondensator zum mindestens einen Auffangbehältnis (17, 30) oder zu einem weiteren Auffangbehältnis (34) geführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Auffangbehältnis (30) die Form eines Siphons aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am mindestens einen Auffangbehältnis (30) ein Ablassventil (33) vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten oder zweiten Auffangbehältnis eine Vakuumpumpe (21) angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Auffangbehältnis ein Ventil (20), vorzugsweise ein Rückschlagventil, vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Auffangbehältnis ein Aräometer (13) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (3) ausgewählt ist aus Röhrenkühler, Tellerkühler und Zargenkühler. - 9 ·· ·· · ·· ·· ·« • · · · · « ···· • · · · · · ··· · · · · * · · · ···· · ··· · v • · · · ··· ···
8. 8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Destillation von Alkohol, insbesondere zur Destillation von Obstbränden.
9. 9. Verfahren zur Destillation von Flüssigkeiten, vorzugsweise Alkohol, insbesondere zur Destillation von Obstbränden, umfassend die Schritte: a) Erwärmen eines flüssigen, gegebenenfalls alkoholhaltigen, Ausgangsmaterials in einem Verdampfer, b) Oberführen des in Schritt a) gebildeten Dampfes in einen Kondensator zum Erzeugen eines Kondensates, c) Sammeln des Kondensates in einem Auffangbehältnis, d) Rücküberführen des bei der Kondensation anfallenden Restdampfes in den Kondensator aus Schritt b) über eine Dampfableitung, welche am Auffangbehältnis und/oder Kondensatableitung des Kondensators angeordnet ist, und e) Gewinnen des Restdampfkondensats.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) der Druck in der Destilliervorrichtung im Verhältnis zum Umgebungsdruck reduziert wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Destilliervorrichtung vor Schritt a) auf unter 500 mbar, vorzugsweise unter 250 mbar, noch mehr bevorzugt auf unter 150 mbar, am meisten bevorzugt auf unter 100 mbar, insbesondere auf ungefähr 80 mbar, gesenkt wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator ein Kühlmittel umfasst, welches auf eine Temperatur von -20°C bis +5°C, vorzugsweise von -10°C bis 0°C, eingestellt wird. AP/R