DE1958050A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Kristallisieren von Zuckerloesungen - Google Patents

Description

• Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Kristallisieren von Zuckerlösungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren von Zuckerlösungen.
• Es ist bekannt, Zuckerlösungen kontinuierlich in einer Verdampfungskristallisationsanlage mit mehreren Zellen zu kristallisieren, wobei die Zufuhrmenge an Sirup und die Beheizung der letzten Zelle und der vorhergehenden Zellen in Abhängigkeit vom Trockengehalt der abgezogenen Füllmasse geregelt wird, und die Regelung unter entsprechender zeitlicher Verzö-gerung in den einzelnen Kammern durchgeführt wird. Mit diesem bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich, den Verlauf der Kristallisation in der Anlage an allen Punkten genau zu regeln und so zu gestalten, daß bei kürzester Kristallisationszeit und größtmöglichem Durchsatz eine einheitliche'günstige Kristallisation und die Erzielung möglichst gleichmäßiger Kristalle sichergestellt wird.(s, OS 1 910 985) Andererseits ist es beim diskontinuierlichen Kristallisationsverfahren bekannt, die Kristallisation nach einer genau vorgeschriebenen und für jeden Fall optimalen Kristallisationscurv so zu lenken, daß die vorbeschriebenen Bestwerte erzielt werden können (Zeitschrift für Zuckerindustrie 18/9, 10, 12; 19/4)e Aufgabe der Erfindung ist es, diese Bestwerte bei der Kristallisation von Zuckerlösungen auch auf die kontinuierliche Kristallisation anzuwenden0 Demgemäß geht die Erfindung von einem Verfahren zur kontinuierlichen Kristallisation von Zuckerlösungen aus, bei welchem der Sirup zunächst eingedickt, eine Impfsuspension zugesetzt, stufenweise durch Beheizen unter Vakuum sowie bei gleichzeitigem Zuzug von Sirup kristallisiert und die Füllmasse mit vorbestimmtem Feststoffgehalt abgezogen wird. Dieses bekanate Verfahren soll dahin abgewandelt werden, daß die Regelung des Eindickvorganges, die Zugabe von Sirup in den einzelnen Eristallisationsstufen sowie - in aus dem diskontinuierlichen Verfahren an sich bekannter, für das kontinuierliche Verfahren jedoch neuartiger Weise - die Zugabe von Kondensat in den einzelnen Kristallisationsstufen und schließlich die Feststellung des rheologischen Zustandes in Jeder einzelnen Kammer in der vorbeschriebenen, an sich bekannten Weise durch ViskoBitäts- bzw. Rheometerfeststellung erfolgen soll.
• Dabei empfiehlt es sich, die Viskositäts- bzw. lllleometerwerte in den einzelnen Kristallisationsstufen während der Betriebsdauer «estant zu halten, von Stufe zu Stufe jedoch nach Maßgabe von Festpunkten des vorstehend erwähnten, bekannten Rheometerdiagramms einzustellen, wobei sich naturgemäß das Diagramm nach en jeweiligen Betriebsbedingungen, dem eingezogenen Sirup und er gewünschten Beschaffenheit der abgezogenen Füllmasse richtet.
• - nsbesondere soll die Differenz zwischen den Rheometerwerten beachbarter Kristallisationsstufen zunehmen. Auch ist es zweckäßig, die Füllmasse während des Eindickens und der Kristallisaion mit hohen Geschwindigkeiten von vorzugsweise mehr als 10 m/min in kontinuierlicher Strömungsrichtung zu bewegen. Dabei ann vorzugsweise die Strömungsgeschwindigkeit beim Eindicken 50 m/min betragen und während der Kristallisation mit zunehmender viskosität abnehmen. Gleichwohl kann man es erreichen, daß als ewegungsenergie ausschließlich die Thermosiphonwirkung benutzt wird, wie sie durch die Beheizung und Vakuumeindampfung erzielt wird.
• as erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zweckmäßig in einem an ich bekannten, liegenden und insbesondere zylindrischen sowie ber Flächenheizelemente beheizbaren Vakuum-Eristallisationsessel durchführen, der senkrechte, in der Längsrichtung des essels abnehmend hohe Überlaufwände aufweist und mit je einem eder der zwischen ihnen gebildeten Kristallisationskammern zugerdneten ßirupzulauf versehen ist, wobei die Zulaufmengen nach iner Stellgröße des behandelten Sirups in jeder Kammer selbsttätig geregelt werden, Als derartige Stellgröße ist - wie vorstehend erwähnt - bisher der Trockengehalt der Füllmasse gewählt orden und es wurde auch vorgeschlagen, den Kristallgehalt der zellmasse als stellgröße zu verwenden, wobei jedoch geeignete, -wendbare Meßmethoden zur Feststellung des Kristallgehaltes biser nicht bekannt sind. Gemäß der Erfindung soll ein derartiger Kessel einen Jeder Kammer zugeordneten, in gleicher Weise wie der Sirupzulauf geregelten Kondensat zulauf aufweisen und es soll ferner Jedem Sirup- und Jedem Kondensatzulauf ein diese Zuläufe steuernder Rheometer in jeder Kammer vorgesehen sein.
• Die bekannten, kontinuierlich arbeitenden Kristllisationsanlagen bestehen aus zwei getrennten Einheiten, nämlich einer Bindickkammer und dem erwähnten, mit Kristallisationskammern ausgestatteten Kristallisationskessel. Gemäß der Erfindung kann man beide Teile in zweckmäßiger Weise zusammenfassen, das heißt also den Kristallisationskammern mit Überlaufwänden eine durch eine Vollwand von ihnen getrennte Eindick-Kammer vorschalten, die in gleicher Weise mit einem Sirup- und einem Kondensatzulauf sowie mit einem diese steuernden Niveaugerät ausgestattet ist und ferner einen Rheometer oder dergleichen aufweist, der die Leistung des in dieser Eindick-Kammer vorgesehenen Heizelementes regelt, während die Kammer über eine Verbindungsleitung mit der ersten Kristallisationskammer verbunden ist0 In dieser Verbindungsleitung können eine Förderpumpe und eine Sinzugsleitung für die Impfsuspension angeordnet werden, die aus einem Suspensionsbehälter in vorbestimmten liegen gleichmäßig zugeteilt und mit der Bindickmasse gut vermischt werden kann.
• Im weiteren soll die Erfindung an der Schemaskizze einer Kristal lisationsanlage erläutert werden, in welcher das erfindungage-#### Verfahren anweiidbar int.
• In einem liegenden, zylindrischen Kessel 1 mit einem an Vakuum angeschlossenen Brüdenabzug 2 sind eine Reihe von Trennwänden angeordnet, von denen die Trennwand 3 als geschlossene Vollwand ausgeführt ist und eine Eindick-Kammer 4 abgrenzt, während die Trennwände 5 bis 9 als Überlaufwände ausgebildet sind, deren Oberkanten 10 bis 14 in allgemeiner Strömungsrichtung durch den Kessel 1 von links nach rechts so abnehmen, daß das Jeweils über diese Überlaufkanten tretende und der Leistung der Anlage entsprechende Eristall-Sirup-Gemisch (Füllmasse) unbehindert abfließen kann. Jeder der Kammern ist ein Sirupzulauf 15 bis 21 und je ein Kondensatzulauf 22 bis 28 zugeordnet. Die Zulaufventile 29 für den Sirup und 30 für das Kondensat werden in der Eindick-Kammer niveauabhängig durch ein Niveaugerät 31 und einen Regelkreis 32 geregelt, die Zulaufventile 33 für sirup und 34 für Kondensat werden in den einzelnen Kammern durch in diesen angeordnete und nach einem Rheometerdiagramm eingeatellte Rheometer 35 sowie entsprechende Regelkreise 36 geregelt.
• Die Ventile 33 für den Sirupzulauf sind dabei unabhängig von den lleometern und den Regelkreisen von Hand oder sonstwie absperrbar, falls eine Störung in dem nachgeschalteten Fabrikationsbetrieb eintritt und die Anlage ohne Leistung arbeiten muß. lurch dieses Absperren der Sirupzuläufe wird der Rheometerwert iii jeder Kammer durch fortlaufende Zugabe von Kondensat aus don vorgeschriebenen Wert gehalten In, der Eindick-Kammer 4 ist ein T-Ieizkörper 7i737 von rechteckigem, unten abgestuftem Querschnitt vorQesehen, während in allen sechs Kristallisationskammern 38 bis 43 ein diesen gemeinsamer Heizkörper 44 gleichen Querschnittes angeordnet ist0 Die Heizkörper weisen eine obere, waagerechte Wand 45 und eine entsprechende untere Wand 46 auf, die durch lediglich in der Kammer 42 punktiert angegebene Siederohre 47 miteinander verbunden sind. Die Siederohre weisen eine Länge von etwa 1.300-bis 1.800 mm auf, eine Länge, die sich als besonders günstig erwiesen hat7 um Geschwindigkeiten von über 10 m/min in den Rohren zu erzeugen. Die Dimensionierung der Rohre und die Beheizung der Elemente ist so vorgesehen, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Eindick-Kammer~4 etwa 50 m/min beträgt und nach der letzten Kammer 43 zu abnimmt. Die Abstände der Überlaufwände 5 bis 9 voneinander und von der Vollwand 3 sowie der Abstand dieser Vollwand von der Eintritts-Stirnwand 48 des Kristallisationskessels sind so gewählt, daß die Eindick-Kammer 4 einen Rauminhalt von etwa 3 m3 und die nachfolgenden Kristallisationskammern 38 bis 43 einen Inhalt von 2, 3, 4, 5, 6 bzw. 7 m3 aufweisen. Der Gesamt-Nutzinhalt des Kristallisationskessels liegt -deshalb in der Größenordnung von 30 m3e In der Eindick-Kammer 4 ist ein Rheometer 49 angeordnet, der über einen Regelkreis 50 das Dampfventil 51 für den Dampfzutritt in die Heizkammer 37 regelt, während das Ventil 52 für den Dampfzutritt in die Heizkammer 44 für die Kristallisationskammern 38 bis 43 von einem Druckfühler 53 in diese Heizkammer geregelt wird.
• Die Eindick-Kammer 4 ist mit der ersten Kristallisationskammer 38 über eine Verbindungsleitung 54 verbunden, in die eine drehzahlveränderliche Dosierpuip5e/für den Dicksaft eingebaut ist. Ein Mengenmeßgerät 56 regelt über einen Regelkreis 57 eine Zugabepumpe 58 für die Impfsuspension, die aus einem nicht dargestellten Behälter über eine Leitung 59 in die Verbindungsleitung 54 eingeführt wird. Die Einstellung der Dosierputpe 55 erfolgt nach Maßgabe der Leistung der GeRamtanlage.
• Durch eine Abeugsleiatung 60 wird die fertige Füllmasse abgezogen. In diese Leitung ist eine drehzahlveränderliche Füll masse-Pumpe 61 eingefügt, welche die Füllmasse über einen Dreiwegehahn 62 dem weiteren Fabrikationsbetrieb zuführt. Der Dreiwegehahn läßt sich umstellen auf eine Zirkulationsleitung 63, die bei dem vorbeschriebenen Haltevorgang der Anlage die Füllmasse wieder in die letzte Kammer 43 zurückführt. Die Füllmasse Pumpe 61 wird von einem Niveaumeßgerät 64 für den Flüssigkeitsstand in der letzten Kammer und einem entsprechenden Regelkreis 65 geregelt.
• Das Vakuum in der Eindick-Kammer 4 wird durch ein Vakuumventil 66, ein Vakuumgerät 67 und einen Regelkreis 68 geregelt, während das Vakuum in den Kristallisationskammern 38 bis 43 am Vakuumventil 69 eingestellt und durch ein Vakuumgerät 70 sowie einen Regelkreis 71 auf der erforderlichen Höhe gehalten wird. Dabei stellen die Vakuumgeräte 67 und 70 jeweils Fühler dar, die die Höhe des Vakuums messen.
• Eine konstruktive Sonderheit der Anlage besteht einerseits'darin, daß an den Seitenwänden des allen Kristallisationskammern 38 bis 43 gemeinsamen Heizkörpers 44 von diesenfabstehende und kurz vor der Innenfläche des Kessels 1 endende Leitbleche 72 engeordent sind, die schräg von oben hinten nach unten vorn gerichtet sind und deren Neigung so bemessen ist, daß das aus den Siederohren 47 oben austretende Gut nach beiden Seiten zu abströmt und der Jeweils nächsten Siederohrreihe zugeführt wird.
• Das Gut bewegt sich demgemäß in zwei symmetrisch zur senkrechten Langsmittelebene des Kessels 1 verlaufenden Spiralen, wobei jedoch eine vollständig zwangläufige Führung durch den Abstand der Leitbleche von den Innenflächen der Kesselwandung vermieden wird. Auf diese vVreise wird eine weitgehend einheitliche Strömung und eine gute Kristallisation erzielt und vermieden, daß Kristalle verschiedener Größe sich untereinander vermischen, sowie erreicht, daß die Kristalle während des Durchganges des Eristall-Sirup-Gemisches (Füllmasse) durch die Kristallisationskammern gleichmäßig wachsen.
• In nicht dargestellter Weise sind die Kammerwände 5 bis 9 konstruktiv als Vollwände mit zwei symmetrisch zur senkrechten Mittelebene durch den Kessel angeordneten Fenstern ausgebildet, so daß durch die Unterkanten dieser Fenster, welche als Überlaufkanten dienen und in entsprechender Höhe angebracht sind, die Bildung der beiden Doppelspiralen begünstigt, das Berüberreißen von Füllmasse in die nächstfolgende Kammer verhindert, der Brüden aber zuverlässig und widerstandslos abgefillirt wird.
• Oberhalb der Überlaufkanten sind Sprüheinrichtungen, insbesonhlre Lochrohre oder Rohre mit Flachstrahldüsen eingebaut, durch welche heißes Kondensat auf die Überlaufkanten dann gespritzt werden kann, wenn diese verkrusten. Die Verlrru8tun 1;113t sich durch Schaugläser in der Kesselwandung beobachten, die zweckmäßigerweise unter 450 gegenüber der Horizontale angeordnet sind, wobei die Beleuchtung durch an der oberen Mantellinie des Kessels angeordnete Schaugläser und Tiefstrahllampen erfolgen kann. In ähnlicher Weise sind im Inneren weitere Sprührohre angeordnet, durch die es möglich ist, mittels heißen Kondensates Verkrustungen an den Wandungen abzulösen.
• Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Sirup bei 15 in die Eindick-Kammer 4 zugeführt, in dieser bis auf einem vom Rheometer 49 erfaßten Wert durch Regelung der I)ampfzu:fuhr eingedickt sowie ggf. - bei zu starker Eindickung - durch Zugabe von Kondensat bei 22 auf dem vorgeschriebenen Wert gehalten wird. Der Dicksaft wird dann bei 54 durch die Dosierpumpe 55 kontinuierlich abgezogen, mit Impfsuspension vermischt, in die erste Kammer 38 zugegeben, in der die Kristallisation weitergeführt wird, wobei die lleizleistung in allen Kammern die gleiche ist und die Verweilzeit in den Kamrnern sich nach dem Nutzinhalt jeder Kammer ergibt. Der Jeweils an den Rheometern 35 eingestellte und zunehmende Rheometerwert wird dann durch Zugabe von Sirup über die Leitungen 16 bis 21 bzw. von Kondensat über die Leitungen 25 bis 28 konstant gehalten und nimmt von Kammer zu Kammer nach dem jeweiligen Rheometerdiagramm zu. Die Büllmasse wird schliei DLich mit einer vorbestimmten Viskosität bzw.
• einem vorbestimmten Rheometerwert abgezogen, der durch das in der letzten Kammer 43 befindliche Rheometer 35 festgestellt wird Bei Betriebsstörunr en im nachgeschalteten Betrieb wird der DreiweJehahn 62 auf Umlauf und sämtliche Sirupventile 35 werden abgestellt, ebenso das Sirupventil 29 für die Eindick-Kammer.
• Ansprüche

Claims (1)

1. Ansprüche 1. Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren von Zuckerlösungen, wobei der Sirup zunächst eingedickt, eine Impfsuspension zugesetzt, stufenweise durch Beheizen unter Vakuum sowie bei gleichzeitigem Zuzug von Sirup kristallisiert und die Füllmasse mit vorbestimmtem Feststoffgehalt abgezogen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Regelung des Eindickvorganges, die Zugabe von Sirup und vorzugsweise auch die Zugabe von Kondensat in den einzelnen ristallisationsstufen sowie die Feststellung des Feststoffgehaltes in an sich bekannter Weise in jeder Kammer durch Viskositäts- bzw. Rheometermessung er folgt 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Viskositäts- bzw. Rheometerwerte in den einzelnen Kristallisationestufen während der Betriebsdauer konstant gehalten, jedoch in den einzelnen Stufen nach Maßgabe von Festpunkten eines an sich bekannten Rheometerdiagramms eingestellt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Differenzen zwischen den Einstellwerten benachharter Kristallisationsstufen zunehmen.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Füllmasse während des EiR-dickens und der Kristallisation mit hohen Geschwindigkeiten von vorzugsweise mehr als 10 m/min in kontinuierlicher Strömungs richtung bewegt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Strömungsgeschwindigkeit beim Eindicken etwa 50 m/min beträgt und während der Kristallisation abnimmt.

   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bewegungeeinergien ausschließlich durch Thermosiphonwirkung mittels der Heizung erfolgt.

   7. Liegender, insbesondere zylindrischer und über Flächenheizelemente beheizbarer Vakuumkristallisationskessel zur Ausübung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit senkrechten, in der Längsrichtung des Kessels abnehmend hohen Überlaufwänden, mit Je einem Jeder der zwischen ihnen gebildeten Kristallisationskammern zugeordneten Sirupzulauf, wobei die Zulaufmengen nach einer Stellgröße des behandelten Dicksafts selbsttätig geregelt werden, g e k e n n z e i c h n e t durch einen jeder Kammer(38 - 43) zugeordneten, in gleicher Weise geregelten Eondensatzulauf (23 - 28) sowie durch je einen Jedem Sirup- (16-21) und jedem Kondensatzulauf (23 - 28) steuernden Rheometer (35) oder dergleichen.

   8. Kessel nach Anspruch 7. g e k e n n z e i c h n e t durch eine den Kristallisationskammern (38 - 43) vorgeschaltete, von zonen durch eine Vollwand (3) getrennte Eindick-Kammer (4), die in gleicher Weise mit einem Sirup- (15) und einem Kondensatzulauf (22) sowie mit einem diese steuernden Niveaugerät (31), ferner mit einem gesonderten, von einem Rheometer (49) oder dergleichen gesteuerten Heizelement (37) ausgestattet und über eine Verbindungsleitung (54) mit der ersten Kristallisationskammer (38) verbunden ist.

   9. Kessel nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Dosierpumpe (55) in der Verbindungsleitung (54) und eine durch ein Mengenmeßgerät (56) geregelte Zugabepumpe (58) in einer Leitung (59) für die Impfsuspension, welche in die Verbindungsleitung (54) führt.

   10. Kessel nach einem der tnspriiche 7 - 9 , g e k e n n -z e i c h n e t durch ein in an sich bekannter eise allen Kristallisationskammern (38 - 43) gemeinsames, längsverlaufendes Flächenheizelement.

   11. Kessel nach Anspruch 10, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Flächenheizkörper (44) mit Je einer oberen (44) und einer oder mehreren unteren, im wesentlichen waagerechten wandungen (46) und mit diesen verbindenden Siederohren (4?) für den Durchtritt des Kristall-irup-Gemisches (FEllmasse).

   12. Kessel nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Länge der Siederohre (47) etwa 1.300 bis 1.800 mm beträgt.

   3. Kessel nach Anspruch 11 oder 12, g e k e n n z e i c h -n e t durch in Querreihen angeordnete Siederohre (47) und senkecht von den Seitenwänden des Heizkörpers (44) abstehende, kurz or der Kesselinnenfläche endende, von oben-hinten nach untenrorn schräg verlaufende leitbleche (72), die einen Teilstrom des abwärts fließenden Sirups vom Austritt der vorhergehenden Siedeohrreihe dem Eintritt in die nachfolgende zuleiten.

   14. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 13, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine Zirkulationsleitung (63) für die Füllmasse in der letzten EristallisationskamRmer (43), die von er Abzugsleitung (60) für die Füllmasse über einen Dreiwegeahn (62) abzweigt, durch eine dem Dreiwegehahn (62) vorgeschaltete Umwälzpumpe (-61), die von einem Niveaugerät (64) in er letzten Kristallisationskammer (43) geregelt wird, und durch Absperrhähne in den Sirupzuläufen (29, 33) zu allen Kammern.

   15. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 14, g e k e n n -e i c h n e t durch je eine Vakuumregelung (68, 71) für die indick-Kammer (4) und die Kristallisationskammern (38 - 43) sowie durch einen Dampfdruck- bzw. Temperaturregler (53) für das dampfventil (52) der Heizkammer (44) für die Kristallisationssammlern.

   16. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 15, g e k e n n -z e i ¢ h n e t durch Vollwände (5 - 9 ) zwischen den Eristallisationskammern (38 - 43) mit je zwei symmetrisch zur Ii senkechten Längsmittelebene des Kessels (1) angeordneten tberlauf-und Brüdenfenstern.

   17. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 16, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine Beleuchtung der Überlaufkanten (10 - 14), z.B. durch je eine in der oberen 1antellinie des Kessels angeordnete, durch ein Fenster in der Kesselwandung strahlende Leuchte, ferner durch ein bzw. Je ein seitlich und vorzugsweise unter 450 gegenüber der n.berlaufkante angeordnetes Beobachtungsfenster, schließlich durch eine mit heißem Kondensat beschickte Spritzvorrichtung für Jede ÜberlauSkante.

   18. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 16, insbesondere nach Anspruch 17, g e k e n n z e i c h n e t durch mit heißem Kondensat beschickte Sprühvorrichtungen für die oberhalb des Sirupspiegels liegenden Teile der Kesselinnenwandung.

   19. Kessel nach einem der Ansprüche 7 bis 18, g e k e n n -z e i c h n e t durch sechs Kristallisationskammern (38 - 43).

   20. Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 19, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen vorzugsweise linear zunehmenden Kammerinhalt von z.B. 2, 3, 4, 5, 6 bzw. 7 m3.

   L e e r s e i t e