DE1519825C

DE1519825C - Process for washing the ice stalls formed by freeze-concentrating aqueous solutions

Info

Publication number: DE1519825C
Authority: DE
Inventors: Friedemann 8000 München BOId Doge
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Publication date: 1971-07-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen der beim Gefrierkonzentrieren yon wäßrigen Lösungen (Rohlösungen) in einem Kristallisator gebildeten Eiskristalle, die durch kontinuierliches Zentrifugieren vom Konzentrat abgetrennt werden.
. Es wurde bereits vorgeschlagen, die geschmolzenen Eiskristalle als Kühlmittel für einen die im folgenden auch als Rohlösung bezeichnete wäßrige Lösung auf die Gefriertemperatur des Wassers abkühlenden Wärmeaustauscher zu verwenden. Diese durch Kristallisieren des in der Rohlösung enthaltenen Lösungsmittels (Wasser) entstandenen Eiskristalle führen mehr oder weniger große Mengen Konzentrat in Form von Haftflüssigkeit mit sich, die bei der Verwendung der Eiskristalle als Kühlmittel verlorengehen. Zwar wird ein mit steigender Trockenstoffkonzentration· im Konzentrat zunehmender Teil des Kühlmittels abgezweigt und zum Waschen der vom Konzentrat abgetrennten Eiskristalle benutzt, da jedoch die Waschflüssigkeit mit dem Konzentrat abgeleitet wird, erfährt dieses eine erhebliche Verdünnung.The invention relates to a method for washing the ice crystals formed during freeze concentration of aqueous solutions (crude solutions) in a crystallizer, which are separated from the concentrate by continuous centrifugation.
. It has already been proposed to use the melted ice crystals as a coolant for a heat exchanger which cools the aqueous solution, also referred to below as the raw solution, to the freezing temperature of the water. These ice crystals, formed by the crystallization of the solvent (water) contained in the raw solution, carry more or less large amounts of concentrate in the form of adhesive liquid with them, which are lost when the ice crystals are used as a coolant. A part of the coolant, which increases with increasing dry matter concentration in the concentrate, is diverted and used for washing the ice crystals separated from the concentrate, but since the washing liquid is drained away with the concentrate, it is considerably diluted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, daß Konzentratverluste nicht mehr auftreten und Konzentratverdünnungen weitgehend vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das Waschen gleichzeitig mit dem Zentrifugieren vorzunehmen, als Waschflüssigkeit wäßrige Lösung (Rohlösung) oder aus den Eiskristallen gewonnenes Eiswasser vorzusehen und die Waschflüssigkeit nach dem Zentrifugieren (Waschfiltrat) dem Kristallisator zuzuleiten. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß die bei der Gewinnung des Konzentrats anfallende Eismenge so gewaschen wird, daß das Konzentrat nicht verdünnt wird. Ferner werden die Konzentratverluste dadurch herabgesetzt, daß das Waschfiltrat dem Kristallisator zugeleitet wird und dort zur nochmaligen Gewinnung des im Waschfiltrat befindlichen Konzentrats benutzt wird. In der einfachsten Ausführung weist die Anlage lediglich eine einzige Zentrifuge auf, bei der das Waschfiltrat getrennt von den Eiskristallen und natürlich getrennt vom Konzentrat abgeführt wird.The invention is based on the object of developing the method of the type described at the outset so that that concentrate losses no longer occur and concentrate dilutions are largely avoided will. To solve this problem, it is proposed according to the invention that washing be carried out at the same time to carry out with the centrifugation, as washing liquid aqueous solution (crude solution) or Provide ice water obtained from the ice crystals and the washing liquid after centrifugation (Wash filtrate) to be fed to the crystallizer. With this measure it is achieved that the Obtaining the concentrate, the amount of ice obtained is washed so that the concentrate is not diluted will. Furthermore, the concentrate losses are reduced in that the wash filtrate the Crystallizer is fed and there to recover what is in the wash filtrate Concentrate is used. In the simplest version, the system only has a single centrifuge in which the wash filtrate is separated from the ice crystals and of course separated from the concentrate is discharged.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung dieses Verfahrens besteht darin, daß dem Kristallisieren ein erstes Zentrifugieren nachgeschaltet wird, bei dem das Konzentrat gewonnen wird, daß die bei diesem Zentrifugieren abgetrennten Eiskristalle mit der wäßrigen Lösung (Rohlösung) vermischt werden, dieses Gemisch einem Zentrifugieren (zweites Zentrifugieren) unterworfen wird, bei dem die Eiskristalle gewaschen und dann abgeführt werden, und daß die beim zweiten Zentrifugieren anfallende Flüssigkeit dem Kristallisator zugeleitet wird.An advantageous further development of this process is that the crystallization a first centrifugation is followed, in which the concentrate is obtained that the in this Centrifugation, the separated ice crystals are mixed with the aqueous solution (crude solution), this mixture is subjected to centrifugation (second centrifugation) in which the ice crystals washed and then removed, and that the liquid obtained during the second centrifugation is fed to the crystallizer.

Der Vorteil des Vermischens der Rohlösung mit den beim ersten Zentrifugieren abgetrennten Eiskristallen vor dem zweiten Zentrifugieren ist darin zu sehen, daß bei diesem zweiten Zentrifugieren die Eiskristalle aus einer nicht konzentrierten Lösung abgetrennt werden. Hierdurch wird infolge geringerer Viskosität die Haftflüssigkeitsmenge und damit der Produktverlust verringert.The advantage of mixing the crude solution with the ice crystals separated during the first centrifugation before the second centrifugation is therein to see that in this second centrifugation the ice crystals from a non-concentrated solution be separated. As a result of the lower viscosity, the amount of adhesive liquid and thus the product loss is reduced.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbcispielc des lirfmdungsgegenstandes schernatisch dargestellt. Es zeigtIn the drawing there are two exemplary embodiments of the subject of the report is shown schematically. It shows

F i g. 1 ein Flieühild mit zwei Zentrifugen als Trennvorrichtung undF i g. 1 a flow diagram with two centrifuges as Separator and

F i g. 2 ein Fließbild mit nur einer Zentrifuge als Trennvorrichtung.F i g. 2 is a flow diagram with only one centrifuge as a separating device.

Die zu konzentrierende Rohlösung, beispielsweise Fruchtsaft, gelangt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vom Behälter 1 über die Pumpe 2 zum Wärmeaustauscher 3, in dem sie bis zum Gefrierpunkt des Wassers abgekühlt wird. Die Rohlösung wird danach in den Behälter 4 übertragen und in diesem mit dem von der Schubzentrifuge 5 abgetrennten Eis vermischt. Diese Suspension wird nun von der Pumpe 6 zur Schubzentrifuge 7 gefördert, in der die Trennung des Eises von der Rohlösung erfolgt und die Eisschicht während des kontinuierlichen Suspensionszulaufs mit Eiswasser gewaschen wird, das dem durch den Wärmeaustauscher geführten, als Kühlmittel dienenden Eiswasserkreislauf entnommen wird. Das gewaschene Eis verläßt die ■/ Zentrifuge 7 und wird nun im Behälter 8 zwecks Wärmeaustausches mit dem im Kreislauf geführten Eiswasser vermischt, wobei es aufschmilzt. Dieses Wasser wird von der Pumpe 9 durch den Wärmeaustauscher 3 zwecks Kühlung der zu konzentrieren- (/.j den Rohlösung gepumpt. Anschließend wird aus dem Eiswasserkreislauf etwa die gleiche Flüssigkeitsmenge abgeführt, die diesem in Form von Eiskristallen zugesetzt wurde. Die in der Schubzentrifuge 7 anfallende Flüssigkeit, nämlich die Rohlösung und das Waschfiltrat, werden im Behälter 10 gesammelt und von der Pumpe 11 zum Kristallisator 12 dosiert weitergeleitet. Im Kristallisator 12 friert das Lösungsmittel (Wasser) infolge Wärmeentzugs durch das von der Kältemaschine 13 zugeführte Kältemittel zu Eiskristallen aus. Es entsteht eine eisbreiartige Suspension, die mittels der Pumpe 14 zur Schubzentrifuge 5 gefördert wird. In dieser Schubzentrifuge wird das Eis vom Konzentrat getrennt.The raw solution to be concentrated, for example fruit juice, arrives in the exemplary embodiment Fig. 1 from the container 1 via the pump 2 to the heat exchanger 3, in which it is down to freezing point of the water is cooled. The raw solution is then transferred to the container 4 and in this mixed with the ice separated by the pusher centrifuge 5. This suspension is now promoted by the pump 6 to the pusher centrifuge 7, in which the separation of the ice from the raw solution takes place and the ice layer is washed with ice water during the continuous inflow of suspension which is taken from the ice water circuit which is passed through the heat exchanger and serves as a coolant will. The washed ice leaves the ■ / centrifuge 7 and is now in the container 8 for the purpose Heat exchange mixed with the circulating ice water, whereby it melts. This Water is concentrated by the pump 9 through the heat exchanger 3 for the purpose of cooling the (/.j pumped the raw solution. Then approximately the same amount of liquid is generated from the ice water circuit discharged, which was added to this in the form of ice crystals. The in the pusher centrifuge 7 Accumulating liquid, namely the raw solution and the wash filtrate, are collected in the container 10 and passed on in a metered manner from the pump 11 to the crystallizer 12. The solvent freezes in the crystallizer 12 (Water) as a result of heat extraction by the refrigerant supplied by the refrigeration machine 13 to form ice crystals. The result is an ice-slush-like suspension, which is conveyed to the pusher centrifuge 5 by means of the pump 14. In this pusher centrifuge that is Ice separated from the concentrate.

Beim Verfahren nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird die zu konzentrierende Rohlösung von der Pumpe 2 aus dem Behälter 1 zum Wärmeaustauscher 3 gefördert, in dem sie bis zum . Gefrierpunkt abgekühlt wird. Danach gelangt die Rohlösung zum Behälter 4 und wird hier mit. dem' . '* Waschfiltrat der Schubzentrifuge 5 vereinigt. Dieses ~ (S Lösungemisch wird nun von der Pumpe 6 zum Kristallisator 12 gefördert, in dem ein Teil des enthaltenen Wassers zu Eis kristallisiert wird. Die dazu erforderliche Kälteenergie wird in der Kältemaschine 13 erzeugt. Die Eis-Konzentratsuspension wird hierauf von der Pumpe 14 zur Schubzentrifuge 5 gefördert, die das Eis vom Konzentrat trennt, wobei das Konzentrat bereits größtenteils in dem dem Suspensionszulauf zugekehrten Teil der Trommel durch den Trommelmantel hindurchtritt und in den Behälter 15 geleitet wird, von dem aus das Konzentrat die Anlage verläßt. Das Eis wird in der Schubzentrifuge 5 mit im Bereich des Austragendes der Trommel aufgegebenem Eiswasser oder Rohlösung gewaschen und im Behälter 8 in Wasser geschmolzen. Das dabei erzeugte Eiswasser wird dem Wärmeaustauscher 3 mittels der Pumpe 9 zugeführt und dient hier zur Vorkühlung der Rohlösung. Anschließend wird das Eiswasser im Kreislauf in den Behälter 8 zurückgeführt. Zur Entlastung des Eiswasserkreislaufs wird diesem nach dem Verlassen des Wärmeaustauschers 3 etwa die gleiche Flüssigkeitsmenge entzogen, die zwecks Temperatursenkung in Form von Eiskristallen zugesetzt wurde. Die in die Schubzentrifuge 5 zum Waschen des Eises eingetragene Waschflüssig-In the method according to the embodiment of FIG. 2, the raw solution to be concentrated is conveyed by the pump 2 from the container 1 to the heat exchanger 3, in which it is up to. Freezing point is cooled. Then the raw solution reaches the container 4 and is here with. to the' . '* Wash filtrate of the pusher centrifuge 5 combined. This ~ (S Lösungemisch will be delivered from the pump 6 to the crystallizer 12, in which a part of the water contained is crystallized to ice. The required cold energy is generated in the refrigerating machine 13 ice concentrate suspension is then from the pump 14 to the. The pusher centrifuge 5 is promoted, which separates the ice from the concentrate, the concentrate already largely passing through the drum shell in the part of the drum facing the suspension feed and being fed into the container 15, from which the concentrate leaves the system Pusher centrifuge 5 is washed with ice water or raw solution applied in the area of the discharge end of the drum and melted in water in the container 8. The ice water generated is fed to the heat exchanger 3 by means of the pump 9 and serves here to pre-cool the raw solution returned to the container 8. To relieve the ice water circuit, After leaving the heat exchanger 3, approximately the same amount of liquid was withdrawn from it as was added in the form of ice crystals for the purpose of lowering the temperature. The washing liquid introduced into the pusher centrifuge 5 for washing the ice

keit fließt getrennt vom Konzentrat in den Behälter 4 und vermischt sich dort mit der zu konzentrierenden Rohlösung, um hierauf zusammen mit dieser Lösung kristallisiert zu werden.Speed flows separately from the concentrate into the container 4 and mixes there with the concentrate to be concentrated Crude solution in order to then be crystallized together with this solution.

Claims

Patent claims:

1. Method of washing the when freeze-concentrating ice crystals formed by aqueous solutions in a crystallizer, which are caused by continuous centrifugation separated from the concentrate, characterized in that that washing takes place simultaneously with centrifugation, that the washing liquid is aqueous Solution or ice water obtained from the ice crystals is provided and that the washing liquid is fed to the crystallizer after centrifugation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the crystallization is a first Centrifugation is followed, in which the concentrate is obtained that the in this Centrifuge the separated ice crystals mixed with the aqueous solution, this mixture is subjected to a second centrifugation in which the ice crystals are washed and then be discharged, and that the liquid obtained during the second centrifugation to the crystallizer is forwarded.

1 sheet of drawings