DE1051621B - Vakuum-Eindampfer fuer Fruchtsaefte, insbesondere solcher der Citrusfruechte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuum-Eindampfer für Fruchtsäfte, insbesondere solcher von Citrusfrüchten.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art haben vor allem den Nachteil eines zu geringen Wirkungsgrades, da sie verhältnismäßig große Wärmetauschflächen brauchen, um der Flüssigkeit je Zeiteinheit eine bestimmte Wassermenge zu entziehen. Infolgedessen sind die bekannten Einrichtungen verhältnismäßig umfangreich, teuer in Herstellung und Installation und unbequem zu handhaben.

Nach der Erfindung kann ein wesentlich höherer Wirkungsgrad mit einer derartigen Vorrichtung erzielt werden, die eine ungerade Zahl koaxial ineinander angeordneter Wärmetauschflächen von kreisförmigem Querschnitt enthält, deren erste, die innere Wand des äußeren Wärmetauschers bildet, während die anderen die äußeren bzw. inneren Wände koaxialer, innerer Wärmetauscher bilden, wobei Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß die Flüssigkeit in einem dünnen Film nacheinander zuerst an der ersten Fläche herunterläuft und dann an den äußeren und inneren Flächen der inneren Wärmetauscher herauf und herunter bis zum Bodenbereich der inneren Fläche des innersten Wärmetauschers.

Die inneren Heizflächen der koaxialen Wärmetauscher können zu ihrer Achse geneigt angeordnet sein, um das Herunterströmen der Flüssigkeit längs dieser Flächen zu verzögern.

Vorzugsweise werden bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdichter radiale Schaufeln um die Achse des Verdichters drehbar so angeordnet, daß die Außenkanten der Schaufeln parallel zu den inneren Heizflächen der Wärmetauscher in nur geringem Abstand von diesen liegen. Diese Schaufeln haben eine doppelte Aufgabe. Sie dienen einmal dazu, die von oben in den Verdichter eingeführte Flüssigkeit durch Zentrifugalwirkung gegen die inneren Heizflächen des äußeren Wärmetauschers zu werfen. Andererseits dienen sie dazu, den Flüssigkeitsfilm auf dieser Heizfläche auf eine bestimmte Dicke zu beschränken. Dabei erteilen sie der abwärts strömenden Flüssigkeit eine zusätzliche seitliche Bewegung, die vorzugsweise durch Leitbleche od. dgl., an der Übergangsstelle zwischen benachbarten Wärmetauschern, wieder beseitigt wird.

Während die Flüssigkeit an den inneren Heizflächen der Wärmetauscher unter der Schwerewirkung herunterfließt, muß sie durch besondere Mittel dazu gebracht werden, an den Außenflächen der inneren Wärmetauscher wieder aufwärts zu strömen. Nach einem besonderen Erfindungsgedanken kann dies mittels eines, den inneren Wärmetauscher umgebenden Zylinders oder je eines Zylinders für jeden inneren

Vakuum-Eindampfer für Fruchtsäfte,
insbesondere solcher der Citrusfrüchte

Anmelder:

Dr. Maximilian Koffler, Tel Aviv (Israel)

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,

Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Israel vom 15. Juli 1955

Dr. Maximilian Koffler, Tel Aviv (Israel),
ist als Erfinder genannt worden

Wärmetauscher geschehen, der in Drehung versetzt wird und mit seiner unteren Kante in die am Boden der inneren Fläche des vorhergehenden Wärmetauschers angesammelte Flüssigkeit eintaucht, beispielsweise in eine dort angeordnete Wanne. Ein solcher Zylinder ist in seiner Innenfläche mit Leitschaufeln versehen, die eine spiralige Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit bewirken. Die Leitschaufeln brauchen dabei nicht die ganze Höhe des Zylinders einnehmen, sondern können sich auf dessen unteren Bereich beschränken.

Natürlich können statt rotierender Zylinder auch andere Mittel zum Hochpumpen der Flüssigkeit verwendet werden, beispielsweise Kolbenpumpen, die die Flüssigkeit nach oben gegen die Außenflächen der inneren Wärmetauscher abgeben.

Ähnliche Leitbleche, wie die an den Übergangsstellen zwischen zwei Wärmetauschern angeordneten, können auch oben auf jedem inneren Wärmetauscher vorgesehen werden, um die Strömung vor dem Abwärtsfließen längs der Innenflächen der inneren Wärmetauscher auszurichten. Beide Gruppen von Leitblechen werden dabei zweckmäßig radial oder unter nur einem kleinen Winkel zur radialen Lage angeordnet.

Bei einstufigem Betrieb erhält ein erfindungsgemäßer Eindampfer einen üblichen, an eine Vakuumleitung angeschlossenen Deckel, der in an sich bekannter Weise mit Schaumblechen od. dgl. ausgestattet sein kann, um zu verhindern, daß Flüssigkeit von den entweichenden Dämpfen mitgerissen wird. Bei zweistufigem Betrieb kann der zweite Eindampfer unmittelbar an das untere Ende des ersten Eindampfers angeschlossen werden.

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Es ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Eindampfers an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit der Fig. 1, vergrößert,

Fig. 4 eine weitere Einzelheit in abgewickelter Darstellung und

Fig. 5 einen Horizontalschnitt nach Linie V-V der Fig. 1.

Der erfindungsgemäße Eindampfer nach dem Ausführungsbeispiel enthält einen Wärmetauscher 1 in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes, der innerhalb eines Mantels 2 von gleicher Form angeordnet ist. Der obere, im wesentlichen zylindrische Teil 3 des Wärmetauschers 1 erstreckt sich über den Mantel 2 hinaus. Er trägt hier einen Flansch 3', der an einem entsprechenden Bodenflansch 4 eines zylindrischen Körpers 5 befestigt ist; dabei kann der Zylinder 5 entweder ein an eine Vakuumleitung angeschlossener Deckel oder der untere Teil eines weiteren Eindampfers von einer voraufgehenden Eindampfstufe sein. Die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 1 und dem Deckel oder dem voraufgehenden Eindampfer kann in verschiedener geeigneter Weise erfolgen, insbesondere kann der Wärmetauscher 1 nach oben klappbar an das Teil 4 angelenkt sein. Das untere Ende des Wärmetauschers 1 geht unterhalb des Bodens 6 in eine ringförmige Wanne 7 über. Der Boden seinerseits schließt unmittelbar an den Mantel 2 an. Die Wanne 7 ist von einem ringförmigen Deckel 8 zum Teil abgedeckt.

Im Wärmetauscher 1 ist koaxial ein zweiter Wärmetauscher 9 angeordnet und am Boden 6 befestigt. Dieser besteht aus einem ringförmigen Körper von etwa trapezförmigem Querschnitt, dessen Außenseite 10 und Innenseite 11 beide als Wärmetauschflächen dienen. Die Außenseite 10 verläuft dabei etwa senkrecht, und ihr unteres Ende geht in die Wanne 7 über. Die Innenseite 11 verläuft geneigt und geht in einen ringförmigen Trog 12 über, dessen Innenseite von einem etwa zylindrischen Körper 13 gebildet wird, der an der Oberseite durch eine Querwand 14 mit Mittel■· öffnung verschlossen ist.

Innerhalb der Wanne 7 sind eine Anzahl Leitbleche 15 radial oder unter einem kleinen Winkel zur radialen Richtung angeordnet. Diese dienen zum Richten der an der Innenfläche des äußeren Wärmetauschers 1 mit einer seitlichen Richtungskomponente herunterfließenden Strömung. In gleicher Weise ist eine Anzahl Leitbleche 16 radial oder annähernd radial oben auf dem inneren Wärmetauscher 9 angebracht.

Der den äußeren Wärmetauscher 1 umgebende Mantel 2 ist mit einem Einlaß 17 und einem Auslaß 18 für ein Heizmittel, beispielsweise Dampf unter Druck, versehen. Ein gleicher Einlaß und Auslaß ist für den inneren Wärmetauscher 9 vorgesehen, jedoch nicht dargestellt. Beide Wärmetauscher können in Reihe geschaltet oder aber unabhängig voneinander mit Heizmittel beschickt werden.

Am Trog 12 befindet sich ein durch ein Ventil 20 geregelter Auslaß 19. Am Auslaß 19 ist eine Refraktometer 21 angebracht, das den Konzentrationsgrad der ausströmenden Flüssigkeit anzeigt. Bei ungenügender Konzentration kann die Flüssigkeit den Verdichter noch einmal durchlaufen.

Eine axiale Welle 22 ist in geeigneten Lagern drehbar angeordnet; eines dieser Lager befindet sich in einer Platte 23, die mittels einer Kappe 24 am Boden 6 des Gerätes befestigt ist, während mindestens ein zweites Lager an geeigneter Stelle oberhalb oder unterhalb des ersten Lagers, beispielsweise in der Abschlußwand 14 des zylindrischen Körpers 13, untergebracht ist. Die Welle 22 wird von einem Motor 25 über dessen Welle 26, einem Treibriemen 28 und einer auf der Welle 22 sitzenden Rolle 27 angetrieben.

Im Raum innerhalb des zylindrischen Teiles 3 des Wärmetauschers 1 ist auf die Welle 22 eine Nabe 29

AP: aujgekeilt, die eine Verteilerplatte 30, eine Anzahl radialer Flügel 31, beispielsweise acht, und eine ringförmige Verteilerplatte 32 trägt (Fig. 5).

Unter der Nabe 29 sitzt eine Nabe 33, die eine Anzahl radialer Flügel 34, beispielsweise vier, trägt, die, jeweils einen der Flügel31 auslassend, senkrecht unter diesen angeordnet sind, wobei an die unteren Teile der Flügel 31 angeschweißte Stifte 35 in seitlich an den Flügeln 34 angebrachte ösen eingreifen können. Die Außenkanten der Flügel 34 verlaufen parallel zur Innenseite der Heizfläche 1 und mit geringem Abstand von dieser, so daß ein Spalt von beispielsweise 2 mm oder weniger besteht.

Unmittelbar unter der Nabe 33 sind radiale Arme 36 an einer weiteren Nabe 36' angebracht. Diese Arme tragen einen Zylinder 38, dessen unterer Rand an dem ringförmigen Deckel 8 vorbei in die Wanne 7 eintaucht und an seiner Innenfläche eine Vielzahl Schaufeln 39 trägt. Die Schaufeln sind, wie Fig. 4 zeigt, leicht gebogen. Durch diese Schaufeln 39 wirkt der Zylinder 38 als Pumpe und fördert die in der Wanne 7 angesammelte Flüssigkeit entlang der Außenfläche 10 des Wärmetauschers 9 nach oben bis über dessen oberen Rand. Der Zylinder 38 ist durch ringförmige äußere Rippen oder Flansche 40 verstärkt, die außerdem radiale Bleche 41 tragen. Diese Bleche oder Flügel 41 liegen senkrecht unter den Flügeln 34 und bilden Verlängerungen der äußeren Teile der Flügel 34 nach unten.

Unter den Armen 36 sitzt eine weitere Nabe 42 fest auf der Welle 22. Diese trägt radiale Flügel 43 in senkrechter Verlängerung des inneren Teiles Flügel 34, an denen angeschweißte Stifte 44 die Verbindung zu seitlich an den Flügeln 43 angebrachten ösen herstellen können.

Das Konzentrieren der Fruchtsäfte mittels der beschriebenen Vorrichtung geschieht folgendermaßen:

Während die Welle 22 verhältnismäßig schnell umläuft, beispielsweise mit 250¹ U/min, wird frischer oder schon vorkonzentrierter Fruchtsaft auf die Platte 30 gebracht. Der Saft wird fein zerstäubt durch Zentrifugalwirkung gegen die Fläche 3 geschleudert. Soweit die Flüssigkeit die Wand 3 nicht unmittelbar erreicht, fällt sie auf die Platte 32 und wird hier durch die Drehungen dieser Platte in Zusammenwirkung mit den Flügeln 31 auch gegen die Wand 3 geschleudert.

Der an den Flächen 3 und 1 herabströmende Saft

wird durch das außen geführte Heizmittel indirekt beheizt, dabei wird die Flüssigkeit durch die Flügel 34 und 41, die gleichzeitig als Ventilator und als Schaber wirken, zu einem dünnen Film ausgebreitet. Auch erhält die Flüssigkeit eine seitliche Bewegungskomponente. Beim Erreichen der Wanne 7 wird diese seitliche Komponente durch die Leitbleche 15 beseitigt.

In der Wanne 7 wird die Flüssigkeit von den Schaufeln 39 des Zylinders 38 aufgenommen und längs der Außenwand 10 des inneren Wärmetauschers 9 nach oben geschleudert. Oben angekommen, wird sie durch den Rand 37 des Zylinders 38 nach innen umgelenkt und dabei durch die Leitbleche 16 gerichtet. Dann

iolgt eine gerade, ruhige Abwärtsströmung längs der Innenfläche 11 des inneren Wärmetauschers 9 bis in den Sammeltrog 12, von wo die Entnahme durch die Leitung 19 erfolgt.

Bei Verwendung einer größeren Zahl von Wärmetauschern, beispielsweise drei, mit insgesamt fünf Heizflächen, können im wesentlichen die gleichen Flügel, Leitflächen und Zylinder verwendet werden. Bei einer größeren Anzahl von Wärmetauschern besteht die Gefahr, daß die erreichten Vorteile durch die auftretenden mechanischen Schwierigkeiten aufgehoben werden.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein erfindungsgemäßer Eindampfer für große Leistungen mit hohem Verdampfungsgrad überraschend kompakt gebaut werden kann. Dabei sind infolge der einfachen Bauweise die Herstellungskosten niedrig, und das Reinigen und Tnstandhalten der Vorrichtung ist einfach.

Claims (13)

Patentansprüche.- 20

1. Vakuum-Eindampfer für Fruchtsäfte, insbesondere solcher der Citrusfrüchte, gekennzeichnet durch eine ungerade Zahl aufrechter, koaxial ineinander angeordneter Wärmetauschfiächen (1, 10,11) von kreisförmigem Querschnitt, deren erste (1) die innere Wand des äußersten Wärmetauschers bildet, während die weiteren (10, 11) die äußeren und inneren- Wände der koaxial angeordneten inneren Wärmetauscher (9) bilden, sowie durch Mittel (38), die eine Flüssigkeitsströmung in Form eines dünnen Films nacheinander zunächst an der ersten Heizfläche (1) abwärts und dann aufwärts und abwärts längs der Heizflächen (10, 11) der inneren Wärmetauscher (9) bis zur unteren Randzone der inneren Heizfläche (11) des innersten Wärmetauschers (9) bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem äußeren und einem inneren Wärmetauscher (1, 9) mit insgesamt drei Wärmetauschflächen, (1, 10, 11).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Heizflächen (1,11) der Wärmetauscher (1, 9) zur Achse geneigt verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Wanne (7) unten zwischen benachbarten Wärmetauschern (1,9) zum Auffangen der von der inneren Heizfläche (1) des äußeren Wärmetauschers (1) abfließenden Flüssigkeit vorgesehen ist und daß ein ringförmiger Trog (12) zum Sammeln der von der inneren Fläche (11) des innersten Wärmetauschers (9) abfließenden konzentrierten Flüssigkeit vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf einer drehbar gelagerten Axialwelle angebrachte, im wesentlichen radiale Flügel (34, 41, 43), deren Außenkanten mit geringem Abstand parallel zu den Innenflächen (1,11) der Wärmetauscher verlaufen, um die Dicke des herabströmenden Flüssigkeitsfilms auf ein bestimmtes Maß zu beschränken.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38, 39), die ein Ansteigen der Flüssigkeit längs der Außenflächen (10) der inneren Wärmetauscher (9) bewirkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anheben der Flüssigkeit aus einem, den betreffenden Wärmetauscher (9) mit geringem Abstand umgebenden, drehbaren Zylinder (38) besteht, der an seiner Innenfläche wenigstens in Bodennähe Flügel oder Schaufeln (39) trägt, mittels deren die von der Innenfläche des vorhergehenden Wärmetauschers (1) kommende Flüssigkeit aufgefangen und nach oben geschleudert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Zylinder (38) auf der gleichen Welle (22) wie die Flügel (34, 41, 43) angebracht ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante des umlaufenden Zylinders (38) nach innen bis in den Bereich oberhalb des inneren Wärmetauschers (9) umgebogen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Strömungsüberganges zwischen aufein.-anderfolgenden Wärmetauschern (1, 9) Leitflächen (15) zum Richten der Strömung vorgesehen sind, wodurch seitliche Bewegungskomponenten vor dem Aufwärtspumpen der Flüssigkeit zur Außenfläche des nächsten Wärmetauschers (9) ausgeschaltet werden.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leitflächen (16) auf der Oberseite eines inneren Wärmetauschers (9) angeordnet sind, um beim Aufwärtsschleudern entstandene Querbewegungen der Strömung zu beseitigen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (15, 16) im wesentlichen radial oder nur unter einem kleinen Winkel gegen die Radialrichtung geneigt angeordnet sind.

13. Zweistufige Vakuumanlage zum Eindampfen von Fruchtsäften, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche als zweite Stufe am Boden einer ersten Stufe und in unmittelbarer Verbindung mit dieser angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 767/160 2.