DE2351428A1

DE2351428A1 - Verfahren und vorrichtung fuer den gleichzeitigen waerme- und stoffaustausch zwischen einem vorwiegend dampffoermigen und einem vorwiegend fluessigen flud

Info

Publication number: DE2351428A1
Application number: DE19732351428
Authority: DE
Inventors: Mcgowan Raymond J; Raymond J Mcgowan
Original assignee: Cambrian Engineering Group Ltd
Current assignee: Cambrian Engineering Group Ltd
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2202721A1; FR2202721B1; DK148076C; DE2351428C2; JPS5644919B2; NL7313656A; ES419318A1; IL43214A0; BE805688A; DK148076B; ZA737251B; US4211610A; IL43214A; AU6111273A; CA1033153A; JPS4994563A; SE431465B; GB1441020A

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Austauschen von Wärme und- Stoffen zwischen ver~ schiedenen Pluden und "betrifft "bei einer "bestimmten- Ausführungsform eine Vorrichtung zum Desodorieren von Speisefetten und Speiseölen.

Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen worden, die eine Zone abgrenzt, in der sich ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen einem vorwiegend als flüssige Phase vorhandenen IPlud und einem vorwiegend in der dampfförmigen Phase vorhandenen Plud abspielt. Diese Zone wird durch einen senkrecht verlaufenden Kanal abgegrenzt, und das Einführen der Dampfphase in die flüssige Phase bewirkt, daß der senkrechte Kanal von unten nach oben durchströmt wird. Soll die Vorrichtung zum Desodorieren von Speisefetten und Speiseöin dienen, sind mehrere solche Kanäle vorhanden, damit ein langer Strömungsweg für das zu desodorierende Öl zur Verfügung steht, wobei das in der Dampfphase verwendete Plud Wasserdampf ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfin-

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dung werden im folgenden anhand sehematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

1, 2 und 3 jeweils in einer perspektivischen Darstellung "bzw. im Längsschnitt typische Ausfuhrungsformen von bei einer Vorrichtung nach der Erfindung verwendbaren Kanaloder Leitungsteilen;

Pig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Desodoriervorrichtung; und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Pig. 4.

In Pig, 1, 2 und 3 sind vereinfacht Verfahren und Konstruktionen zum Bewirken eines Wärme- und Stoffaustausches zwischen einem vorherrschend als flüssige Phase vorhandenen Fluds - im vorliegenden Pail Öl - und einem vorwiegend als Dampfphase vorhandenen Plud - im vorliegenden Fall Wasserdampf - dargestellt. Der Dampf wird gemäß Fig. 1 dem Kanal 1 vom unteren Ende aus vorzugsweise mit Hilfe eines Dampfverteilers zugeführt. Das Gemisch aus Dampf und Öl bewegt sich zum oberen Ende des Kanals, wo es überläuft. Fi.g 1 zeigt einen Satz von Kanälen, "bei dem der aus dem Kanal 1 entweichende Strom mit Hilfe von zusätzlich zugeführtem Dampf nacheinander weiteren Kanälen 2, 3 und. 4 zugeführt wird, um den Strömungsweg für das Öl zu. verlängern.

Der Form des bzw. jedes Kanals kommt keine kritische Bedeutung zu; gemäß Fig. 2 kann man einen Kanal la in Form eines Kreiszylinders oder gemäß Fig. 3 einen Kanal in Form eines zylindrischen Ringraums Ib benutzen. Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung unter einem Teilvakuum zu betreiben, damit sich der zugeführte Dampf entspannen kann, um eine turbulente Bewegung hervorzurufen und so den Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Fluden zu fördern.

Im folgenden wird eine Vorrichtung zum Desodorieren

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von Speisefetten und Speiseölen anhand von Pig. 4 und 5 be- ■ schrieben. Speiseöle werden bei der Herstellung von Margarine, Bratfett und Salatölen verwendet, doch haben die Öle einen relativ starken natürlichen Geruch, der vor der Verarbeitung zum Endprodukt beseitigt werden muß. Ein hierzu geeignetes Verfahren ist im Abstreifen der Öle mit Dampf unter einem hohem Vakuum und bei hoher Temperatur gegeben. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um ein Dampfdestillationsverfahren, bei dem die relativ flüchtigen, den Geruch hervorrufenden Stoffe von dem vergleichsweise nihtflüchtigen öl abgestreift werden. Durch die Anwendung eines Unterdrucks während des Betriebs der Vorrichtung läßt sich eine erhebliche Verringerung der benötigten Dampfmenge und/oder eine Herabsetzung der erforderlichen Temperatur erreichen. Jedoch muß dafür gesorgt sein, daß das heiße Öl gegen jede Berührung mit Luft geschützt wird. Da bei den hohen Temperaturen, mit denen bei der Desodorierung gearbeitet wird, gewöhnlicher Stahl die Oxidation des Öls fördert, ist es üblich, die betreffenden Vorrichtung aus nichtrostendem Stahl herzustellen.

Der kanadischen Patentschrift 873 859 sind allgemeine Angaben über derartige Desodoriervorrichtungen zu entnehmen. Die in dieser kanadischen Patentschrift beschriebene Desodoriervorrichtung weist einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt auf, und das Öl wird nacheinander durch diese Abschnitte geleitet. Der erste Abschnitt enthält eine mit Dampf zu betreibende Heizeinrichtung, die eine erste Steigerung der Temperatur des Öls herbeiführt. Der zweite Abschnitt enthält eine weitere Heizeinrichtung zum Erzeugen einer hohen Temperatur, und in.diesem zweiten Abschnitt.spielt sich der größte Teil der Desodorierung des Öls· ab. Der dritte Abschnitt enthält eine Kühleinrichtung, die dazu dient, die Temperatur des Öls herabzusetzen, bevor das Öl erneut der Einwirkung der Umgebungsluft ausgesetzt wird. In allen drei Abschnitten steht das Öl unter einem hohen Unterdruck. Da diese Vorrichtung von dem Produkt-

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strom kontinuierlich durchströmt wird, kann sie iin Vergleich zu chargenweise, oder halbkontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen zum Verarbeiten der gleichen Ölmenge kleinere Abmessungen erhalten.

Diese "bekannte Desodoriervorrichtung arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Das Öl wird zunächst mit Hilfe von Dampf auf eine Temperatur von etwa 150° C erwär.mt und dann unter Verwendung eines organischen Heizmittels auf die endgültige Temperatur zum Desodorieren gebracht, die je nach der Art des Öls einen Wert im Bereich von etwa 232 bis etwa 260 C hat. Die Desodorierung spielt sich ab, während das Öl der Einwirkung von Wärme, einer turbulenten Bewegung, eines Unterdrucks und von zugeführtem Dampf ausgesetzt ist. Bekanntlich läßt sich unter solchen Bedingungen eine Verunreinigung des Öls nicht vermeiden, und es ist erforderlich, daß alle Flächen, mit denen das eine hohe Temperatur aufweisende Öl in Berührung kommt, aus nichtrostendem Stahl bestehen.

In Fig. 4 und 5 ist eine erfindungsgemäße Desodorier— vorrichtung dargestellt, zu der ein Behälter 10 aus nichtrostendem S-fcähl gehört. Sämtliche Verfahrensschritte zum Vorwärmen, Entlüften, Erhitzen auf eine hohe Temperatur, Desodorieren und Abkühlen werden in dem Behälter 10 in Gegenwart eines Unterdrucks durchgeführt. Der Behälter 10 weist an seinem einen Ende 16 eine Fludeinlaßöffnung 11 und an seinem anderen "Ende 17 eine Fludauslaßöffnung 12 auf. Das zugeführte Flud strömt von dem Einlaßende 16 zu dem Auslaßende 17 allgemein in Richtung der längsachse des Behälters 10.

An seiner Oberseite ist der Behälter 10 mit abdichtender Wirkung durch eine abnehmbare Abdeckung 13 abgeschlossen. Die Abdeckung 13 weist mehrere Öffnungen 14 auf, an die eine nicht dargestellte Absaugeinrichtung angeschlossen ist. Diese Absaugeinrichtung dient dazu, in dem Behälter 10 einen Unterdruck aufrechtzuerhalten, damit sich eine in den Behälter

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eingeleitete yorfaestimmte Dampfmenge auf ein größeres Volumen entspannen kann, um eine größere Berührungsfläche für den Wärme- und Stoffaustausch zu schaffen.

..Zwar ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Behälter 10 aus nichtrostendem Stahl vorhanden, doch könnte natürlich auch ein Außenbehälter vorhanden, sein, der aus einem anderen Werkstoff "besteht und einen Behälter oder eine Auskleidung aus nichtrostendem Stahl enthält. Die letztere Anordnung würde wirtschaftliche Vorteile Meten, da nichtrostender Stahl nur in einem geringeren Ausmaß verarbeitet zu werden braucht, und da es möglich ist, zu verhindern, daß Luft in den Innenbehälter gelangt und in Berührung mit dem Öl kommt.

Gemäß Fig. 4 und 5 weist der Behälter 10 im wesentlichen drei Abschnitte auf, und zwar einen Abschnitt 20 zum Erhitzen des Fludes, einen Abschnitt 40, in dem das Flud in Berührung mit Dampf gebracht wird, und einen Abschnitt 60 zum Abkühlen des Fludes. Diese drei Abschnitte, die einander nachgeschaltet sind, stehen in Strömungsverbindung miteinander..

Der Heizabschnitt 20 und der Kühlabschnitt 60 sind auf bekannte Weise ausgebildet und mit Heizrohrschlangen 21 und 25 bzw. einer Kühlrohrschlange 61 versehen. Der Heizrohrschlange 21 wird Dampf zum Vorwärmen des Öls oder Fetts zugeführt, während der Heizrohrschlange 25 ein organisches Flud zugeführt ^vwird, das unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Dowtherm" erhältlich ist und dazu dient, das Öl oder Fett auf seine endgültige Temperatur zu bringen. Der,Kühlrohrschlange 61 wird ein Kühlmittel, z. B. Wasser, zugeführt. Zwischen dem Heizabschnitt 20 und dem Wärme- und Stoffaustauschabschnitt 40 ist ein Umlenkglied in Form einer Wand 22 angeordnet, und ein weiteres Umlenkglied 62 in Form einer Zwischenwand trennt den Kühlabschnitt 60 von dem Abschnitt 40. Die Wirkung der Heiz- und Kühlabschnitte kann durch Zuführen von Dampf zum Zweck des Befeuchtens gesteigert werden. Da in dem Behälter

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während des Betriebs ein Unterdruck herrscht, bewirkt das Entspannen des zur Befeuchtung zugeführten Dampfes, daß die erforderliche Turbulenz entsteht, durch die der Wärmeübergang gefördert wird. .

Die Erfindung befaßt sich insbesondere damit, den Abschnitt 40 der Vorrichtung zu verbessern, in dem das Öl in Berührung mit Dampf gebracht wird. Bei dem Abschnitt 40 handelt es sich um eine mehrstufige Anordnung, bei der man jede einzelne Stufe 41 als einen umgekehrt U-förmigen Kanal betrachten kann, der sich allgemein quer zur Längsachse des Behälters erstreckt und dazu dient, den größten Teil des 'Stroms in senkrechter Richtung weiterzuleiten.

Die umgekehrt U— förmigen Kanäle werden durch mehrere in waagerechten Abständen verteilte Reihen von stehend angeordneten Rohren 42 gebildet, von denen jede einen nach vorn gerichteten Endabschnitt 43 aufweist. Jede der durch einen Satz von Rohren 42 gebildeten Querreihen ist von den benachbarten Querreihen durch eine.als Umlenkglied wirkende Wand 44 getrennt, deren Ränder mit dem Boden und den Seitenwänden des Behälters 10 verbunden sind. Daher strömt das Plud in jedem U-förmigen Kanal 41 durch das betreffende Rohr 42 nach oben, um dann in Richtung nach unten von den Austrittsenden 43 an den Raum zwischen dem zugehörigen Umlenkglied 44 und der Außenfläche der nächsten Querreihe von Rohren 42 abgegeben zu werden.

Die U-förmigen Kanäle oder Stufen 41 sind einander so nachgeschaltet und stehen derart in Strömungsverbindung miteinander, daß ein allgemein schlangenlinienförmiger Strömungsweg für das Plud vorhanden ist, bei dem sich das ITud größtenteils in senkrechter Richtung bewegt.

Dem unteren Ende jedes der Rohre 42 ist eine Einrichtung 45 zum Zuführen von Dampf zugeordnet, die zwei Aufgaben zu erfüllen hat. Erstens gibt jede Einrichtung 45 Dampf ab,

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der zum Destillieren des Öls dient, und zweitens liefert der zugeführte Dampf eine Kraft zum Bewegen des zwei Phasen enthaltenden Produkts tr oms in Form eines welligen Stroms oder
eines Films oder eines Nebels. .

Den Einrichtungen 45 wird ständig Frischdampf zugeführt, um eine maximale Antriebskraft zu erzeugen, und den
Wärme- und Stoffaustausch zu fördern, so daß ein hoher Wirkungsgrad der Desodorierung erzielt wird.

Das zu desodorierende Öl wird zunächst dem Heizabschnitt 20 über den Einlaß 11 zugeführt. Sobald das Öl den Abschnitt 40 erreicht, in dem es in Berührung mit Dampf gebracht wird, ist es bereits auf eine für die Desodorierung geeignete Temperatur erhitzt worden. ■

In dem Abschnitt 40 wird das Öl mit Hilfe der Dampfzuführungseinrichtungen 45 in den Rohren 42 der ersten Querreihe zwangsläufig nach oben gefördert. Da in dem Behälter ein Unterdruck herrscht, kann sich der zugeführte Dampf entspannen und ein größeres Volumen annehmen, so daß eine größere Berührungsfläche zwischen dem Dampf und dem Öl entsteht. Die flüchtigen freien Fettsäuren, sowie die Aroma- und Duftstoffe werden aus dem Öl in den Dampf überführt, und beim Verlassen der nach vorn geri-chteten Enden 43 der Rohre 42 werden der
Dampf und das öl voneinander getrennt.

Das den letzten Kanal bzw. die letzte Stufe 41 des Abschnitts 40 verlassende Öl fließt direkt zu dem Kühlabschnitt 60, wo es in Berührung mit der Kühlrohrschlange 61 kommt, um abgekühlt und dann über den Auslaß 12 abgeführt zu werden.

Durch die Erfindung ist somit eine mit hohem Wirkungsgrad arbeitende, wenig Raum beanspruchende Vorrichtung zum
Desodorieren Von Ölen und Fetten geschaffen worden.. Es sei bemerkt, daß sich die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf das Desodorieren von Ölen und Fetten be-

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schränkt, d. h., daß die "Vorrichtung nach geringfügigen Abänderungen ebenso gut als Vorrichtung zum Inberührungbringen von Gasen und Flüssigkeiten, d. h. als chemische Reaktionsvorrichtung, "benutzen läßt.

Patentansprüche

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Claims

235H28

PATENTANSPRÜCHE

1, Verfahren zum gleichzeitigen Bewirken eines Wärmeaustausches und eines Stoffaustausches zwischen einem vorwiegend in einer dampfförmigen Phase vorhandenen ersten Flud und einem vorwiegend als flüssige Phase vorhandenen zweiten Flud, dadurch gekenn z" ei c h η e t , daß aus dem zweiten Flud eine stehend angeordnete Säule gebildet wird, und.daß das erste Flud in das zweite Flud eingeleitet wird, um zu "bewirken, daß das die Säule bildende zweite Flud nach oben strömt.· .

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das erste Flud Dampf verwendet wird,

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Flude einem Unterdruck ausgesetzt werden,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flud erhitzt wird, bevor es in die stehend angeordnete Säule überführt wird,

.5, Verfahren nach Anspruch 4 zum Desodorieren von Öl, dadurch gekennzei chnet , daß das Öl das zweite Flud bildet, und daß als das erste Flud Dampf verwendet wird.

6. Vorrichtung zum gleichzeitigen Bewirken eines Wärmeaustausches und eines Stoffaustausches zwischen- einem vorwiegend als dampfförmige Phase vorhandenen ersten Flud und einem vorwiegend als flüssige Phase vorhandenen zweiten Flud, gekenn ze,i ohne t durch ein stehend angeordnetes Kanaiteil (l) und Einrichtungen zum Einleiten des ersten FIudes in das' zweite Flud derart, daß die Flude von unten nach oben durch das Kanalteil strömen,

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■ ■ - Io -

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere weitere stehend angeordnete Kanalteile (2, 3, 4) vorhanden sind, die in Strömungsverbindung miteinander stehen und so angeordnet sind, daß das zwei-, te Plud einem schlangenlinienförmigen Strömungsweg folgt,

8, Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kanalteil (l) zwei einander gegenüberliegende, parallele, ebene Platten aufweist.

-9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kanalteil als Hohlzylinder (la) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kanalteil (lb) einen zylindrischen Ringraum abgrenzt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzei chnet , daß das' erste IPlud Dampf ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das erste !lud Dampf ist, und daß das zweite Flud einem Druck ausgesetzt wird, der erheblieh niedriger ist als der Druck der Atmosphäre.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Behälter (10) vorhanden ist, zu dem ein erster Abschnitt (20), ein zweiter Abschnitt (40) und ein dritter Abschnitt (60) gehören, die hintereinandergeschaltet sind und in Strömungsverbindung miteinander stehen, daß in dem ersten Abschnitt Einrichtungen (21, 25) zum Erhitzen eines Fludes angeordnet sind, daß in dem dritten Abschnitt eine Einrichtung (61) zum Abkühlen eines Pludes angeordnet ist, daß eine Einrichtung (ll) zum Einleiten des zweiten Fludes in den ■ ersten Abschnitt vorhanden ist, und daß sich das stehend angeordnete Kanalteil (42) in dem zweiten Abschnitt befindet.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η -

ζ e i ch net , daß sie zum Desodorieren von Öl oder Fett dient, welches das zweite Plud "bildet, und daß das erste Flud Dampf ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich "bei den Einrichtungen zum Einleiten des ersten Fludes in das zweite Plud um Einrieh- ' tungen (45) zum Zuführen von Dampf handelt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch- g e k, e η η zeichnet, daß die Einrichtungen (45) "bewirken, daß das zweite Plud längs einer langgestreckten Bahn derart strömt, daß der größere Teil des Strömungswegs senkrecht verläuft.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem langgestreckten Strömungsweg eine Polge von mitejrander abwechselnden Kanälen gehört, "bd denen es sich einerseits um von unten nach o"ben durchström-"bare Kanäle handelt, die von durch Anstände getrennten Wänden mehrerer Kanalteile (42) abgegrenzt werden, von denen jedes einen Endahschnitt (43) aufweist, durch den das Plud in dem Behälter (lO) in der Längsrichtung nach vorn weitergeleitet wird, und andererseits um von o"ben nach unten durchströmbare Kanäle, die durch Wände (44) oder dergleichen a"bgegrenzt werden, und daß die Einrichtungen (45) zum Einleiten von Dampf jeweils nahe den unteren Enden der von.unten nach o"ben durchströmbaren Kanalteile (42) angeordnet sind, so daß der eingeleitete Dampf das Öl "bzw. das Fett veranlaßt, sich längs eines schlangenlinienförmigen Strömungswegs zu "bewegen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 "bis 17, dadurch gekenn zei chnet , daß der Behälter (lO) A"bsaugöffnungen (14) aufweist, die es ermöglichen, im Inneren des Behälters während des Betriebs einen Unterdruck zu erzeugen.

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735H28

19· Vorrichtung- nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kanalteil mehrere umgekehrt U-förmige,stehend angeordnete Kanäle (42, 43, 44) gehören, die hintereinandergeschaltet sind und in Strömungsverbindung miteinander stehen, daß jeder dieser Kanäle einen ITudeinlaß und einen Fludauslaß besitzt, daß die Einrichtungen (45) zum Einleiten von Dampf jeweils nahe den'Fludeinlässen der Kanäle angeordnet sind, daß am oberen Teil jedes Kanals ein Dampfauslaß (43) vorhanden ist, so daß das Flud durch den mit Hilfe der Einrichtungen zum Einleiten von Dampf zugeführten Dampf veranlaßt wird, durch den betreffenden Kanal zu strömen, und daß die hintereinandergeschalteten Kanäle einen schlangenlinienförmigen Strömungsweg von großer Länge bilden.

Der Patentanwalt:

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