DE2526297A1

DE2526297A1 - Verfahren und vorrichtung zum gewinnen von zuckerkristallen aus einer zuckerloesung

Info

Publication number: DE2526297A1
Application number: DE19752526297
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Suiker Unie Holding BV; STORK WERKSPOOR SUGAR NV
Current assignee: Suiker Unie Holding BV; STORK WERKSPOOR SUGAR NV
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-03-04
Also published as: US4016001A; AT346264B; NL7408016A; SE7506808L; AU8210075A; JPS5115642A; DE2526297B2; BR7503749A; ATA453475A; BE830231A; DK265075A; GB1487500A; NL153602B; JPS5432055B2; IT1033900B; IN140841B; FR2274688A1; PH13022A; CH596317A5; FR2274688B1

Description

Stork-Werkspoor Sugar B.V,
Hengelo/NIederlande

und

Suiker Unie Holding N.V.
Rotterdam/Niederlande
Boompjes 55

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von Zuckerkristallen aus einer Zuckerlösung

Die Erfindung betrifft ein Verf-ahren und eine Vorrichtung zum Gewinnen von Zuckerkristallen aus einer Zuckerlösung,indem die Lösung in einem mehrstufigen Verdampfer eingedickt und der dicke Saft über ein Puffergefäss einer diskontinuierlichen Siedepfanne zugeführt wird, in der der Zucker auskristallisiert.

Bei dem bekannten Verfahren wird der dem Mehrstufenverdampfer entstammende Saft bei einer Konzentration von etw-a 65 Brix in einer Siedepfanne eingedampft, wobei die Temperatur des dicken Safts etwas höher ist als dem in der Siedepfanne vorherrschenden, absoluten Druck entspricht. Während des Eindampfens wird bereits Selbstverdampfung auftreten, wobei die Konzentration des Safts zunimmt. Beim Erreichen eines bestimmten Saftpegels in der Siedepfanne wird die Zufuhr des Heizdampfes geöffnet, worauf das Eindicken des Safts eingeleitet wird. Wenn der Saft hinreichend eingedickt ist, werden Korn-

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keime zugesetzt, worauf die Kristallisierung anfangen kann. Während der Kristallisierung wird ferner ungesättigter Saft zugeführt, während nach wie vor Wärme zugeführt wird. Wenn schliesslich die Konzentration den Maximalwert erreicht hat, ist der Siedezyüklus beendet, worauf die Siedepfanne geleert werden kann.

Die Erfindung bezweckt, ein halbkontinuierliches Verfahren zu schaffen, bei dem wesentliche Energieersparnisse erzielt und eine Anzahl von sich daraus ergebenden Vorteilen erdelt werden.

Nach der Erfindung wird der aus dem Mehrstufenverdampfer fliessende Dicksaft in einem kontinuierlich wirksamen Vorkonzentrator bis zu einer Konzentration eingedickt, bei der Kornkeime in der Siedepfanne zugesetzt werden können, worauf der Druck des konzentrierten Dicksaftes erhöht und der Saft einem Puffergefäss zugeführt wird, in dem der Saft einem höheren Druck unterliegt sLb der Eindickungsdruck, wobei die Temperatur aufrechterhalten und der Inhalt des Gefässes tüchtig gerührt wird; die Siedepfanne wird aus dem Puffergefäss gefüllt während gleichzeitig Kornkeime zugesetzt werden. Bei einem solchen Verfahren erfolgt der erste Teil des Siedezyklus, der bisher in einer Siedepfanne durchgeführt wurde, in dem Vorkonzentrator. In dem Vorkonzentrator werden eine Temperatur und ein Druck verwendet, die der Temperatur bzw. dem Druck entsprechen, bei denen in der Siedepfanne bis zur gleichen Konzentration eingedickt werden würde* Der Wert dieser Konzentration ist z.B. der Grössenordnung von 85 Brix, Da die grösste Wassermenge im Konzentrator verdampft wird, steht der entsprechende Dampf zur Verwendung an einer anderen Stelle im Betrieb zur Verfügung, z.B. zum Heizen der Siede-

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pfanne. Dies bringt eine beträchtliche Energieersparnis mit sich. Beim Durchführen der bekannten Verfahren wird die Siedepfanne durch Dampf der ersten oder zweiten Stufe des Mehrstuf enverdampers geheizt. Erfindungsgemäss kann der Heizdampf dem Konzentrator entnommen werden, der wieder durch Dampf der zweiten oder dritten Verdampferstufe geheizt werden kann. Eine direkte Folge des beschriebenen Verfahrens ist, dass weniger Injektionswasser in den Kondensierungsvorrichtungen notwendig ist.

Da in der Siedepfanne lediglich Kristallisierung und keine Eindickung stattfinden, hat die Siedepfanne bei gleichem Inhalt eine bedeutend höhere Kapazität. Auch die Spitzenbelastung bei der Dampfentnahme wird günstiger. Ein zusätzlicher Vorteil ist der, dass der übergang von dem bekannten Verfahren auf das Verfahren nach der vorliegenden ERfindung nur eine beschränkte Investition erfordert, da ein grosser Teil der vorhandenen Geräte benutzt werden können.

Erfindungsgemäss lässt sich die Menge dem Vorkonzentrator zugeführten Heizdampfs vorteilhaft in Abhängigkeit von der Temperatur des eingedickten Safts regeln, wobei die Temperatur des eingedickten Safts auf einem konstanten Wert gehalten wird und die eingestellte Temperatur und der Druck der Regler als Zustandsgrössen bestimmt werden, die dem Dicksaft der erwünschten Konzentration zugehören, während der Pegel im Konzentrator konstant gehalten wird. Bei einer solchen Regelung kann man bei jeder erwünschten Sättigungskonzentration bequem die richtigen Werte in Abhängigkeit von der Reinheit des Saftes einstellen.

Wie vorstehend bereits bemerkt, kann der aus dem Konzentrator gewonnene Dampf weiter im Betrieb benutzt werden. :

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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen der vorstehend beschriebenen Verfahren, welche Vorrichtung aus einem Mehrstufenverdampfer und einer diskontinuierlichen Siedepfanne besteht.

Nach der Erfindung ist hinter den Mehrstufenverdampfer ein kontinuierlich wirksamer Vorkonzentrator geschaltet, an dessen Saftabfuhr sich ein Puffergefäss anschliesst, in dem ein höherer Druck als im Vorkonzentrator vorherrscht, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Temperatur des Safts aufrechtzuerhalten. Da im Puffergefäss ein höherer Druck vorherrscht als im Vorkonzentrator, wird der übersättigte Saft nicht auskristallisieren sofern die Temperatur des Gefässes nicht absinkt.

Nach der Erfindung kann die Erhöhung des Drucks im Puffergefäss in einfacher Weise bewerkstelligt werden, wenn der Raum über dem Flüssigkeitspegel mit der Umgebung in offener Verbindung steht. Im Puffergefäss herrscht dann der atmosphärische Druck vor, der erheblich höher ist als der Druck im Vorkonzentrator.

Gemäss der Erfindung kann in die Leitung zwischen dem Vorkonzentrator und dem Puffergefäss eine Verdrängerpumpe aufgenommen werden. Es kann dann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass der Druck im Puffergefäss höher ist als im Konzentrator.

Ferner kann nach der Erfindung in die Leitung zwischen der

letzten Stufe des Mehrstufenverdampfers und dem Vorkonzen- \

trator eine Verdrängerpumpe eingefügt werden, Dies hat den | Vorteil, dass Schwankungen in den Betriebsverhältnissen des

Vorkofizentrators sich nicht aa Mehrstufenverdaapfer auswir- ;

ken. '

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Nach der Erfindung kann das Puffergefäss sphärisch ausgebildet werden. Dies ergibt ein günstiges Verhältnis zwischen der Wärmeabgabefläche und dem Inhalt des Puffergefässes. Das Aufrechterhalten der Temperatur des Gefässes erfordert dann eine Minimalwärmezufuhr. Ausserdem gibt es im Gefäss keine Totwinkel, in denen eine solche Übersättigung auftreten könnte, dass eine spontane Kristallisierung eintritt.

Gemäss der Erfindung kann das Puffergefäss mit einem Rührwerk versehen werden, dessen Antriebsvorrichtung mit der Regelvorrichtung verbunden ist, die die Zufuhr untergesättigten Safts an das Puffergefäss steuert, so dass bei Zunahme der aufgenommenen Leistung der Antriebsvorrichtung über einen bestimmten Wert die Zufuhr untergesättigten Safts an das Gefäss geöffnet wird. Es ergibt sich in dieser Weise eine besonders zweckvolle Sicherung vor einer unerwünschten Zunahme der Übersättigung. Wenn die Übersättigung zunimmt und die Konzentration höher wird, nimmt die aufgenommene Leistung der Antriebsvorrichtung zu und beim Erreichen eines kritischen Werts kann die Übersättigung durch das öffnen der Zufuhr des untergesättigten Safts beseitigt werden.

In einer zweckdienlichen Ausführungsform kann die Siedepfanne mit einem mechanischen Rührwerk versehen werden. Nach dem neuen Verfahren braucht kein Heizdampf zugeführt zu werden, wenn der Saft der Siedepfanne zugeführt wird. Vorher wurde stets Dampf zugeführt, wodurch ein ausreichender Umlauf entstand. Damit beim Verwenden des neuen Verfahrens, auch wenn kein Dampf zugeführt wird, dennoch ein zufriedenstellender umlauf erzielt wird, ist es von Bedeutung, ein mechanisches Rührwerk vorzusehen. Wenn ein solches Rührwerk nicht verwendet werden würde, könnte etwas untergesättigter Saft und

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ausserdem Heizdampf zugeführt werden. Es würde wie vorher eine Zirkulierung unter der Wirkung der Heizung infolge der Dampfzufuhr entstehen.

Nach der Erfindung kann das Puffergefäss doppelwandig ausgebildet werden, während die zwischen den Wänden gebildete Kammer mit mindestens einem Anschlußstutzen versehen werden kann. Dies ergibt die Möglichkeit, den gebildeten Raum zu evakuieren so dass eine gute Wärmeisolierung erzielt wird. Es ist auch möglich, der zwischen den Wänden gebildeten Kammer Dampf zuzuführen, so dass Wärmeverlust nach aussen hin vollständig ausgeglichen werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines schematisch dargestellten Verfahrens näher erläutert. In der Zeichnung sind die unterschiedlichen, einen Teil der Vorrichtung nach der Erfindung bildenden Geräte schematisch dargestellt.

Bezugsziffer 1 bezeichnet die letzte Stufe eines Mehrstufenverdampfers. Die zweitletzte Stufe ist mit 2 bezeichnet. Der im Verdampfer 2 ausgelöste Dampf wird durch die Leitung 3 dem Verdampfer 1 zugeführt. Der im Verdampfer 2 eingedickte Saft wird durch die Leitung 4 dem Verdampfer 1 zugeführt, von woher der Saft <äurch die Leitung 5 und durch eine Verdrängerpumpe 6 einem Vorkonzentrator 7 zufliesst. Der Vorkonzentrator besteht aus einem Verdampferkörper 8, dem durch die Leitung S Dampf zugeführt wird. Der Verdampfer ist auf der Oberseite durch die Leitung 1o mit dem Dampfabscheider verbunden» aus dem durch die Leitung 12 der entstehene Dampf entweichen kann, während die Flüssigkeit durch die Leitung wieder dem Verdampferkörper 6 zugeführt wird. Der durch die Leitung 12 entweichende Dampf kann an einer anderen Stelle

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im Betrieb benutzt werden, z.B. zum Heizen von Siedepfannen. Die Leitung 5 enthält einen Regler 14, der den Pegel im Abscheider 11 konstant hält. Die Leitung 9 hat einen Regler 15, der die Dampfzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur in der Leitung regelt. In die Leitung 12 ist ein Regler 16 eingefügt, der dafür sorgt, dass der im Abscheider 11 vorherrschende Druck aufrechterhalten wird. An die Leitung 13 schliesst sich die Leitung 17 an, in die eine Verdrängerpumpe 18 eingefügt ist. Durch die Leitung 17 wird der im Vorkonzentrator 7 eingedickte Saft einem Puffergefäss 19 zugeführt. Das Puffergefäss ist sphärisch ausgebildet und mit einem mechanischen Rührwerk 2o versehen. Ferner ist ein Heizelement 21 vorhanden. Durch eine Leitung 22 kann das Gefäss mit der freien Luft in Verbindung gesetzt werden. Mittels der Heizvorrichtung 21 wird der Inhalt des Gefässes auf einer Temperatur gehalten, bei der die Dampfzufuhr an die Heizvorrichtung 21 über einen Regler 23 erfolgt, der auf die Temperatur im Gefäss anspricht. An die Leitung 17 schliesst sich eine Leitung 24 an, in der ein Regler 25 vorgesehen ist. Dieser Regler 25 wird von der aufgenommenen Leistung des Rührwerks 2o gesteuert, so dass wenn die aufgenommene Leistung einen bestimmten Wert überschreitet, der Regler 25 Saft einer geringeren Konzentration als im Gefäss 19 dem Gefäss zuführt. Ausserdem wird der Regler 25 durch unmittelbare Messung der Konzentration des Inhalts des Gefässes 19 beeinflusst. Der Regler 25 sorgt somit dafür, dass nicht eine zu starke Konzentration im Gefäss 19 eintreten kann, da sonst Kristallisierung entstehen könnte. Das Gefäss 19 steht durch eine Leitung 26 mit einer Siedepfanne 27 in Verbindung. Die Siedepfanne 27 ist mit einem Heizelement 28 versehen, dem durch die Leitung 29 Dampf zugeführt wird. In der Leitung 29 ist ein Regler 3o vorgesehen, der auf die Übersättigung in der Siedepfanne anspricht. Der in der Siedepfanne 27 gebildete

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Dampf wird durch eine Leitung 31 abgeführt, die sich an eine ; Kondensationsvorrichtung 32 anschliesst. Die Leitung 31 hat einen Regler 33, der dafür sorgt, dass das Vakuum in der Siedepfanne aufrechterhalten wird. Die Siedepfanne 27 ist ferner mit einem mechanischen Rührwerk 34 versehen.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Aus dem Mehrstufenverdampfer wird durch die Verdrängerpumpe 6 und die Leitung 5 der z.B. bis zu einer Konzentration von 75 Brix eingedickte Saft dem Vorkonzentrator 7 zugeführt. In diesem Vorkonzentrator wird der Saft z.B. bis zu einer Konzentration von 85 Brix eingedickt. Der eingedickte Saft wird aus dem Konzentrator durch die Leitung 17 und die Verdrangerpumep 18 dem Puffergefäss 19 zugeführt. Im Puffergefäss 19 herrscht ein höherer Druck vor als im Vorkonzentrator 7, so dass keine Verdampfung mehr auftritt und die Konzentration somit nicht zunimmt. Um das Auftreten von Kondensation zu vermeiden, wird der Wärmeverlust durch die HeiζVorrichtung ausgeglichen, Zum Aufrechterhalten einer gleichmässigen Temperatur ist das Rührwerk 2q vorgesehen» das ausserdem zum Verhüten einer Kristallisierung dient. Wenn die Konzentration trotzdem zunehmen wurde, wird die aufgenommene Leistung des Rührwerks sehr hoch, so dass durch den Regler 25 aus der Leitung 5 Saft mit einer Konzentration von 65 Brix dem Puffergefäss zugeführt wird. Die Konzentration sinkt somit unmittelbar ab. Am Anfang eines Siedezyklus wird der im Puffergefäss 19 gespeicherte Saft von 85 Brix der Siedepfanne 27 zugeführt, während gleichzeitig Kornkeime zugesetzt werden. In der Siedepfanne 27 braucht dann nur wenig Wasser verdampft zu werden, um die Kristallisation herbeizuführen. Der grösste Teil des zum Erhöhen der Konzentration von 65 Brix auf 85 Brix, zu verdampfenden Wassers ist in dem Vorkonzentrator 7 ver- j

dampft, wobei der entwickelte Dampf durch die Leitung 12 ab- i

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geführt wird, um irgendwo sonst benutzt zu werden. Im Vergleich zu den bekannten Verfahren ergibt sich dabei eine wesentliche Ersparung an Energie. Ausserdem lässt sich die Kapazität der zur Verfügung stehenden Siedepfannen erhöhen, da in der Siedepfanne der Zyklus bedeutend kürzer sein kann. Da bedeutend weniger Dampf der Kondensationsvorrichtung 32 zugeführt zu werden braucht, sinkt auch der Verbrauch von Kühlwasser der Kondensierungsvorrichtung erheblich ab.

Ansprüche:

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Claims

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Ansprüche

(T) Verfahren zum Gewinnen von Zuckerkristallen aus einer Zuckerlösung, indem die Lösung in einem mehrstufigen Verdampfer eingedickt wird und der dicke Saft über ein Puffergefäss einer diskontinuierlich wirkenden Siedepfanne zugeführt wird, in der der Zucker auskristallisiert, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Mehrstufenverdampfer entstammende Dicksaft in einem kontinuierlich wirksamen Vorkonzentrator bis zu einer Konzentration eingedickt wird, bei der in der Siedepfanne Kornkeime zugesetzt werden können, dass der Druck des konzentrierten Dicksaftes erhöht und der Saft einem Puffergefäss zugeführt wird, in dem der Saft einem höheren Druck unterliegt als der Druck, bei dem er eingedickt wurde, wobei die Temperatur aufrechterhalten und der Inhalt des Gefässes tüchtig gerührt wird und dass die Siedepfanne aus dem Puffergefäss gefüllt wird, während gleichzeitig Kornkeime zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge dem Vorkonzentrator zugeführten Heizdampfs in Abhängigkeit von der Temperatur des eingedickten Safts geregelt wird, dass der Druck des eingedickten Safts auf einem konstanten Wert gehalten wird, wobei die eingestellte Temperatur und der eingestellte Druck der Regler als Zustandsgrössen bestimmt werden, die dem Dicksaft der erwünschten Konzentration entsprechen und dass der Pegel im Konzentrator konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Konzentrator entweichende Dampf an einer anderen Stelle im Betrieb benutzt wird.

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4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welche Vorrichtung aus einem Mehrstufenverdampfer und einer diskontinuierlichen Siedepfanne besteht, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Mehrstufenverdampfer (1,2) ein kontinuierlich wirksamer Vorkonzentrator (7) geschaltet ist, dessen Saftabfuhr (17) an ein Puffergefäss (19) angeschlossen ist, in dem ein höherer Druck als im Vorkonzentrator (7) vorherrscht und das mit Mitteln (21, 23) versehen ist, durch die die Temperatur des Gefässes aufrechterhalten wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum über dem Flüssigkeitspegel in offener Verbindung mit der Umgebung steht.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (17) zwischen dem Vorkonzentrator (7) und dem Puffergefäss (19) eine Verdrängerpumpe (18) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (5) zwischen der letzten Stufe (1) des Mehrstufenverdampfers und dem Vorkonzentrators (7) eine Verdrängerpumpe (6) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Puffergefäss (19) sphärisch ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Puffergefäss (19) mit einem Rührwerk (2o) versehen ist, dessen Antriebsvorrichtung mit einer Regelvorrichtung (25) verbunden ist, die die Zufuhr unterge-

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sättigten Safts an das Puffergefäss steuert, in der Weise, dass bei Zunahme der aufgenommenen Leistung der Antriebsvorrichtung über einen bestimmten Wert die Zufuhr untergesättigten Safts an das Gefäss geöffnet wird.
10. Vorrichtung nach den Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Siedepfanne (17) mit einem mechanischen Rührwerk (34) versehen ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüche 4 bis 1o_f dadurch gekennzeichnet, dass das Puffergefäss (19) doppelwandig ausgebildet und die zwischen den Wänden gebildete Kammer mit einem oder mehr Anschlußstutzen versehen ist.

Der Patentanwalt