DE3443055C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Säften oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Wiegand-Prospekt ("Anlagen zum Herstellen von Aroma- und Fruchtsaft-Konzentrat" ist ein Verfahren dieser Art bekannt. So zeigt Abb. 8 eine fünfstufige Eindampf-Anlage mit einer die Brüden des ersten Verdampfers 1 sowie das Brückenkondensat des zweiten Verdampfers 2 aufnehmenden Rektifikationskolonne 7. Der erste Verdampfer wird mit Frischdampf beheizt; die übrigen Verdamp­ fer werden mit Brüden aus dem jeweils vorhergehenden Verdampfer be­ heizt. Der zweite Verdampfer erhält die Brüden des ersten Verdamp­ fers nach Durchgang durch die Rektifikationskolonne. Aus dem Uni­ pektin-Prospekt "Kombinierte Aroma- und Eindampf-Mehrzweckanlage" ist es bei einer dreistufigen Anlage bekannt, die den dritten Ver­ dampfer heizenden Brüden nach Durchgang durch diesen Verdampfer sowie das dabei im dritten Verdampfer entstehende Brüdenkonden­ sat der Rektifikationskolonne zuzuführen. Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist der hohe Dampfverbrauch, vor allem dann, wenn eine hohe Endkonzentration des Saftes gefordert wird.

Aus der DE 33 16 661 A1 ist es bei einem mehrstufigen Eindampf-Verfahren bekannt, mit mechanisch verdichteten Brüden parallel zwei Verdampfer zu beheizen. Das mit leich­ ter flüchtigen Bestandteilen angereicherte Heizmittelkon­ densat eines im Saftstrom nachfolgenden Verdampfers wird zur weiteren Verarbeitung aus der Verdampferanlage abgelei­ tet. Wenn man im Falle einer Saft-Eindampfung das Heizmittel­ kondensat zur Aromagewinnung einer Rektifikationskolonne zuführt, so wird hierfür zusätzlicher Heizdampf benötigt. Auch lassen sich hohe Endkonzentrationen des Saftes wie­ derum nur mit erhöhtem Dampfeinsatz erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber darin, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art einen niedri­ gen Dampfverbrauch bei hoher Endkonzentration des Saf­ tes zu erhalten, mit nur geringen zusätzlichen Energie­ kosten für die Aromagewinnung.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs gelöst. Die mechanisch verdichteten und daher dem­ entsprechend erhitzten Brüden beheizen zum einen den letz­ ten Verdampfer nach Art einer einstufigen Eindampfanlage, was die vom Dampfverbrauch her optimale Verdampfungsart für den bereits in relativ hoher Konzentration vorlie­ genden Saft mit dementsprechend großer Siedepunktser­ höhung darstellt. Andererseits werden mit den mechanisch verdichteten Brüden die vorangehenden Verdampferstufen beheizt, unter Einschluß der Rektifikationskolonne, welche letztere über die Brüden einer dieser Verdampferstufen beheizt wird. Die der einstufigen Hochkonzentrations-End­ stufe vorangehenden Verdampfer bilden also einen mit der Rektifikationskolonne heizungsmäßig integrierten mehr­ stufigen Anlageteil, welcher aufgrund der anfangs relativ geringen Konzentration des Saftes (dementsprechend geringe Siedepunkterhöhung) besonders wirtschaftlich zu betreiben ist. Die verdichteten Brüden werden dem vom Saft als erstes durchströmten Verdampfer zugeführt. Es ist jedoch auch ent­ sprechend der gewünschten Temperaturverteilung in den Verdampfern möglich, die verdichteten Brüden dem vom Saft als zweites durchströmten Verdampfer zuzuführen, insbe­ sondere bei einer insgesamt vier Verdampfer umfassenden Eindampf-Anlage.

Es werden die den als zweites oder drittes vom Saft durch­ strömten Verdampfer heizenden Brüden und das in diesem Verdampfer gebildete Brüdenkondensat der Rektifikations­ kolonne zugeführt, was vor allem bei der Apfelsaft-Ver­ dampfung eine vorteilhafte Temperaturverteilung der Ver­ dampfer entsprechend der Verteilung der Siedepunkte der interessierenden Aromastoffe ergibt.

Zur Reduzierung des Energiebedarfs wird der Kolonnenkopf- Kondensator der Rektifikationskolonne mit dem anschließend den Verdampfern zuzuführenden Saft gekühlt. Der Saft wird dementsprechend vorerhitzt.

Zum Kondensieren von Überschußdampf wird dieser durch einen Kondensator geführt. Zur Energieeinsparung wird erfindungsgemäß der Kondensator mit Brüdenkondensat ge­ kühlt.

Zur Zwischenbehandlung, insbesondere zur Schönung des bereits teilweise verdampften Saftes, wird dieser nach Durchlauf durch den mit der Rektifikationskolonne ver­ bundenen Verdampfer aus der Anlage herausgeführt und nach der Zwischenbehandlung wieder zurückgeleitet.

Nicht-kondensierbare Gase führen einen Teil der leicht flüchtigen Aromastoffe mit sich. Um diese nicht zu verlieren, wird vorgeschlagen, daß man die Aromastoffe auswäscht, bevorzugt dadurch, daß man einen Strahlapparat einsetzt, welcher von Aromakonzentrat als Mitnahmemedium durchströmt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Eindampf-Anlage mit Rek­ tifikationskolonne zum Eindampfen von Säften oder der­ gleichen zur Durchführung des vorstehend genannten Ver­ fahrens.

Die Erfindung wird im folgenden an mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schema-Darstellung einer erfindungsgemäßen Eindampfanlage;

Fig. 2 eine Schema-Darstellung einer weiteren Eindampf­ anlage und

Fig. 3 eine etwas detailliertere Darstellung einer dritten Ausführungsform.

Die Eindampfanlage 10 gemäß Fig. 1 besteht aus vier produktmäßig hintereinander geschalteten Verdampfern 12, 14, 16 und 18. Das einzudampfende Produkt (Obstsaft, Gemüsesaft oder dergleichen) wird dem ersten Verdampfer 12 über eine Leitung 20 zugeführt, wird dann über Zwischen­ leitungen 21, 22 und 24 durch die Verdampfer 14, 16 und 18 geleitet und schließlich als Konzentrat aus dem Verdampfer 18 über die Leitung 26 abgeführt. In den Figuren sind die das flüssige Produkt führenden Leitungen mit einer durch­ gezogenen Linie dargestellt.

Einer der Verdampfer, insbesondere der produktmäßig erste Verdampfer 12, wird beim Anfahren der Anlage mit Frischwasser beheizt (strichlierte Dampfleitung 28, Fig. 1). Mit den im Verdampfer 12 ent­ stehenden Produktbrüden wird der Verdampfer 16 beheizt; eine Brüdenleitung 30 verbindet hierzu beide Verdampfer 12 und 16. Die Produktbrüden des Verdampfers 16 werden über eine Leitung 32 und die Produktbrüden des Verdampfers 18 über eine in die Leitung 32 mündende Leitung 34 einem mechanischen Brüdenverdichter 36 zugeleitet. Dieser be­ heizt mit verdichteten Brüden sowohl den Verdampfer 14 als auch den Verdampfer 18, wozu er mit diesen Verdampfern über Leitungen 38 bzw. 40 verbunden ist. Eine Leitung 29 liefert Produktbrüden des Verdampfers 14 an den Verdampfer 12, um diesen zu heizen. Bei der Beheizung der Verdampfer 12 bis 18 mit den Pro­ duktbrüden entsteht Brüdenkondensat, welches aus den Ver­ dampfern 12 bis 18 der Reihe nach über Leitungen 42, 44, 48 und 50 zur weiteren Verwertung abgeleitet wird. Das im Verdampfer 16 entstehende Brüdenkondensat weist einen besonders hohen Anteil an Aromastoffen auf und wird zur Aromakonzentratgewinnung über die Leitung 48 der Rektifi­ kationskolonne 52 zugeleitet. In den Zeichnungen sind die Brüdenkondensat-Leitungen mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt.

Die Rektifikationskolonne 52 wird über eine Brüdenleitung 54 mit Produktbrüden aus dem an die Brüdenleitung 30 ange­ schlossenen Teilraum des Verdampfers 16 beheizt. Vorteil­ hafterweise enthalten diese Brüden ebenfalls Aromastoffe, welche in der Rektifikationskolonne 52 als Aromakonzentrat gewonnen und über eine Leitung 56 abgeleitet werden. In den Figuren sind derartige Aromakonzentratleitungen mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt.

Das in der Rektifikationskolonne entstehende Lutter-Wasser wird über eine strichlierte Leitung 58 abgeführt.

Die Verdampfungsanlage 10 gemäß Fig. 1 liefert bei ge­ ringem Energieaufwand für die Beheizung ein hochkonzen­ triertes Produkt sowie Aromakonzentrat. Der Verdampfer 18 bildet eine Hochkonzentrations-Endstufe, welche parallel zu den anderen, heizungsmäßig hintereinander geschalteten Verdampfern 14, 12 und 16 mit verdichtetem Heizdampf ge­ heizt wird. Die Rektifikationskolonne ist in das Heiz­ system integriert.

Die in Fig. 2 dargestellte Eindampfanlage 110 unterschei­ det sich von der Eindampfanlage 10 gemäß Fig. 1 in der Zusammenschaltung der Verdampfer und der Rektifikations­ kolonne. Funktionsgleiche Bauelemente sind in Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 100 versehen.

Im Gegensatz zur Anordnung 10 in Fig. 1 wird das Produkt nunmehr dem in Fig. 2 am weitesten links stehenden Ver­ dampfer 114 über eine Leitung 120′ zugeführt. Über eine Leitung 121′ wird das Produkt dem Verdampfer 112 und über eine Leitung 122′ dem Verdampfer 116 zugeführt. Von die­ sem Verdampfer führt unverändert die Leitung 124 zum Ver­ dampfer 118, von welchem das Konzentrat über die Leitung 126 abgeführt wird.

Die Dampfheizung ist unverändert. Es wird also vom mecha­ nischen Verdichter über die Leitung 138 der Verdampfer 114 und über die Leitung 140 der Verdampfer 118 beheizt. Die Leitungen 129 und 130 verbinden die Verdampfer 114 und 112 bzw. 112 und 116. Die Leitungen 132 und 134 wiederum verbinden den Verdampfer 116 mit dem Brüdenverdichter 136 bzw. den Verdampfer 118 mit dem Brüdenverdichter 136.

Die Rektifikationskolonne 152 ist über eine Brüdenleitung 154′ mit dem vom Saft als zweites durchströmten Verdamp­ fer 112 verbunden und zur Aufnahme der entsprechenden Brüden nach Beheizung des Verdampfers 112; eine Brüden­ kondensatleitung 148′ verbindet denselben Verdampfer 112 mit der Rektifikationskolonne 152. Die Leitung 156 leitet das Aromakonzentrat ab und die Leitung 158 das Lutter- Wasser.

Auch bei dieser Anordnung ergibt sich aufgrund der Parallel-Beheizung der Endstufe (Verdampfer 118) sowie der vorangegangenen Verdampfer 114, 112, 116 einschließ­ lich der Rektifikationskolonne 152 ein geringer Heiz- Energieverbrauch bei hohem Konzentrationsgrad des Pro­ duktes und wirksamer Aromakonzentrat-Gewinnung. Aufgrund dieser günstigen Eigenschaften lohnen sich die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforder­ lichen Anlageinvestitionen selbst dann, wenn lediglich saisonaler Betrieb vorgesehen ist.

In Fig. 3 ist eine Eindampfanlage 210 in näheren Einzel­ heiten dargestellt. Bauelemente, die ihre Funktion nach wiederum solchen in Fig. 2 entsprechen, sind mit den­ selben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen.

Die Verdampfer sind demnach der Reihe nach von links be­ zeichnet mit 214, 212, 216 und 218. Die Führung des Saftes durch die Verdampfer entspricht der Fig. 2, eben­ falls die Art der Beheizung.

Im einzelnen durchläuft der über eine Leitung 22′ und einen Vorlaufbehälter 300 kommende Trubsaft zwei Wärmetauscher 302 und 304, in wel­ chem der Trubsaft durch Kühlung von Saftkonzentrat aus dem letzten Verdampfer 218 (Leitung 226) und Brüdenkon­ densat aus dem Verdampfer 216 (Leitung 248) vorgewärmt wird. Eine weitere Vorwärmung geschieht in einem Kolonnenkopf­ kondensator 306 am oberen Ende der Rektifikationskolonne 252. Der den Saft als erstes aufnehmende Verdampfer 214 wird mit mechanisch verdichteten Brüden über die den Ver­ dampfer 214 mit dem mechanischen Brüdenverdichter 236 ver­ bindende Leitung 238 beheizt. Ein in den Verdampfer 214 integrierter Vorwärmer 239 wird zusätzlich mittels über eine Leitung 228 zugeführten Frischdampf beheizt.

Im ersten Verdampfer 214 werden ca. 25% des Trubsaftes verdampft. Die hierbei entstehenden aromahaltigen Brüden beheizen den Verdampfer 212, in welchem der Trubsaft wei­ ter konzentriert wird. Danach verläßt das trübe Vorkon­ zentrat zur Zwischenbehandlung (z. B. Heißschönung und Klärung) die Anlage über einen Wärmetauscher 308, in wel­ chem es das zwischenbehandelte Vorkonzentrat in Gegenstrom aufheizt. Mit strichlierter Umfangslinie ist eine Zwi­ schenbehandlungsanlage 310 schematisch angedeutet. Das zwischenbehandelte Konzentrat gelangt von einem Vorlauf­ behälter 312 über den Wärmetauscher 308 zum dritten Ver­ dampfer 216. Danach wird es im vierten Verdampfer 218 (Hochkonzentrator) auf Endkonzentration gebracht und ver­ läßt über den Wärmetauscher 302 gekühlt auf ca. 20°C die Anlage. Die Verdampfer 214, 212, 216 können als Fall­ stromverdampfer ausgeführt sein.

Die den zweiten Verdampfer 212 heizenden aromahaltigen Brüden werden zum größten Teil kondensiert und werden über die Brüdenkondensatleitung 248′ der Rektifikationsko­ lonne (252) zugeführt. Ein geringerer Teil dieser Brüden kon­ densiert jedoch nicht und wird als solcher über die Brüdenleitung 254′ der Rektifikationskolonne 252 zuge­ führt. Im Kolonnenkopfkondensator 306 werden die stark aromahaltigen Dämpfe kondensiert und gehen als Rücklauf auf den obersten Boden der Rektifikationskolonne 252. Über die Leitung 256 wird das Aromakonzentrat aus der Rektifikationskolonne 252 abgeleitet und einer Gaswasch- und Aromakühlanlage 316 an sich bekannten Aufbaus (z. B. Wiegand-Prospekt "Anlagen zum Herstellen von Aroma- und Fruchtsaft-Konzentrat") zugeführt. Bei dieser Anlage wird im Kreislauf (Leitung 318) Aromakonzentrat durch einen Vorratsbehälter 320 und eine Strahlpumpe 322 ge­ führt, angetrieben von einer Pumpe 324. Der Strahlpumpe wird über eine an den Kolonnenkopfkondensator 306 ange­ schlossene Leitung 326 die nicht kondensierbaren, noch aromahaltigen Gase zur Wäsche zugeführt. Über eine Lei­ tung 328 wird der Behälter 320 gekühlt. Vom Behälter 320 führt eine Aromakonzentratleitung 330 aus der Anlage.

Der mechanische Brüdenverdichter 236 saugt die in den Verdampfern 216 und 218 entstehenden Produktbrüden über die Leitungen 232 und 234 ab und verdichtet diese auf die Heizseite des Verdampfers 214 (Leitung 238) und des Verdampfers (Hochkonzentrator) 218 (Leitung 240). Dadurch arbeitet die Anlage im Bereich kleiner Siedepunktserhöhungen des Fruchtsaftes (zu Beginn des Eindampfprozesses) drei­ stufig und im Hochkonzentrator bei den großen Siedepunkts­ erhöhungen des Fruchtsaftkonzentrates ein-stufig. Kühl­ wasser wird nicht benötigt, da das im Wärmetauscher 304 gekühlte Brüdenkondensat für restliche Kühlaufgaben ver­ wendet werden kann, darunter auch zur Kühlung eines Ober­ flächenkondensators 332, welcher zur Kondensation von Überschußdampf des Verdampfers 218 vorgesehen ist (Ver­ bindungsleitung 334 zwischen Verdampfer 218 und Ober­ flächenkondensator 332).

Claims (7)

1. Verfahren zum Eindampfen von Säften oder anderen aromahaltigen Flüssigkeiten mit Aromagewinnung, bei welchem man den Saft durch mehrere Verdampfer führt, wobei die Verdampfer von in den Ver­ dampfern gebildeten Brüden des Saftes beheizt werden und wobei man die in wenigstens einem der Verdampfer gebilde­ ten Brüden und Brüdenkondensat einer Rektifikations­ kolonne zur Aromagewinnung zuführt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß man den vom Saft zuletzt durchströmten Verdampfer sowie den mit der Rektifikationskolonne verbundenen Verdampfer oder einen diesem im Saftstrom vorangehenden Verdampfer mit mechanisch verdichteten Brüden parallel beheizt,
• - daß man die verdichteten Brüden dem vom Saft als erstes oder als zweites durchströmten Verdampfer zuführt,
• - daß man die den als zweites oder drittes vom Saft durchströmten Verdampfer heizenden Brüden und das in diesem Verdampfer gebildete Brüdenkondensat der Rektifiktionskolonne zuführt, und
• - daß man einen Kolonnenkopf-Kondensator der Rektifika­ tionskolonne mit dem anschließend den Verdampfern zuzuführenden Saft kühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kondensator zum Kondensieren von Über­ schußdampf mit Brüdenkondensat kühlt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Saft zwischen zwei Verdampferdurchläufen einer Zwischenbehandlung, vorzugsweise Schönungsbe­ handlung, unterzieht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Brüden Aromastoffe auswäscht, vorzugs­ weise nach Durchgang der Brüden durch die Rektifikations­ kolonne.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aromastoffe mittels eines Strahlapparats auswäscht, welcher vom Aromakonzentrat als Mitnahme­ medium durchströmt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere vom Saft nacheinander durchströmte Verdampfer, welche jeweils von in den Ver­ dampfern gebildeten Brüden des Saftes beheizt sind sowie ferner umfassend eine die Brüden wenigstens eines Ver­ dampfers und Brüdenkondensat aufnehmende Rektifikations­ kolonne mit Kolonnenkopf-Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichzeitig zwei Verdampfer (18, 14; 118, 114; 218, 214) mit verdichteten Brüden beaufschlagender mechanischer Brüdenverdichter (36; 136; 236) vor­ gesehen ist, wobei einer der beiden Verdampfer von dem vom Saft zu­ letzt durchströmten Verdampfer (18; 118; 218) gebildet ist und der andere von dem mit der Rektifikationskolonne (52; 152; 252) verbundenen oder von einem diesem in Saftströmungsrichtung vorangehenden Verdampfer (14; 114; 214) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdenverdichter (36; 136; 236) von einem Radial­ verdichter gebildet ist.