DE3686492T2

DE3686492T2 -

Info

Publication number: DE3686492T2
Application number: DE86300911T
Authority: DE
Inventors: Andrew John Mcallister Yenda New South Wales 2681 Craig
Original assignee: Flavourtech Pty. Ltd., Griffith, Neusuedwales
Current assignee: Vamhire Pty Ltd Griffith Neusuedwales Au
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1986-02-11
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2006-02-12
Also published as: BR8600564A; CA1278745C; ATE79780T1; ES8704748A1; ES552249A0; AR242908A1; ZA86991B; IN164901B; US4995945A; MX170903B; IL77865A; DE3686492D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Gegenstrom arbeitende Kontaktierungsvorrichtungen bzw. Destillationskolonnen vom Drehkegeltyp mit Vorrichtungen zur Erhöhung des Wirkungsgrads und/oder zur Erhöhung der Druckdifferenz in den Vorrichtungen oder Kolonnen. Die Erfindung betrifft ferner die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Kolonnen enthaltende Systeme zur Verringerung des Alkoholgehalts eines Alkohol enthaltenden Getränks oder eines Weins, zur fraktionierten Verdampfung des Aromas und/oder des Geschmacks von Fruchtsäften oder zur Entschwefelung einer gelöstes Schwefeldioxid enthaltenden Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Destillation, zur fraktionierten Destillation und/oder zur fraktionierten Verdampfung einer, oder mehrerer, ausgewählter flüchtiger Komponenten von einer Flüssigkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Kolonnen.
Beispiele bekannter Kolonnen mit rotierenden Scheiben und rotierenden Kegeln finden sich in
G.B. Pegram et al., Physics Review, 49, S. 883 (1936) und in J. Chemical Physics, 4, S. 623 (1936);
J.R. Huffman and H.C. Urey, Industrial Engineering Chemistry, 29, S. 531 (1937);
B.J. Mair and C.B. Willingham, J. Res. National Bureau of Standards, 22, S. 519 (1939);
Z. Ziolkowski et al., Brzem. Chem., 42, S. 512 (1963);
V.A. Yurchenko et al., Khim. Nefty i Mashinostr., 4, S. 18 (1968);
Yu.I. Makarov and O.A. Troshkin, Teoret. Osnovy Khim. Tekhnol., 3, S. 84 (1968);
D.J. Casimir and J.N. Huntington in: "Symposium on Flavours of Fruits and Fruit Juices", International Federation of Fruit Juice Producers, Scientific Technical Commission XV, Bern 1978;
Commonwealth Scientific Industrial Research Organisation, Australische Patentanmeldung Nr. 62264/73.
Kolonnen mit rotierenden Kegeln und Scheiben haben eine Reihe von kennzeichnenden Eigenschaften, die sie zu interessanten Dampf-Flüssigkeit-Kontaktierungsvorrichtungen mit Gegenstrombetrieb machen. Diese Eigenschaften wurden beschrieben in "Variable Pressure Drop Columns", Commonwealth Scientific Industrial Research Organisation, Australische Patentanmeldung Nr. 62264/73 und "A Spinning Cone Distillation Column for Essence Recovery" von D.J. Casimir und J.N. Huntington in "Syposium on Flavours of Fruits and Fruit Juices", International Federation of Fruit Juice Producers, Scientific Technical Commission XV, Bern 1978, und werden im folgenden kurz aufgeführt:
a) große Flüssigkeit-Gas-Kontaktierungsfläche;
b) hohe differentielle Geschwindigkeit zwischen den flüssigen und gasförmigen Phasen;
c) geringe Mitführung von Flüssigkeitströpfchen in der Dampfphase aufgrund der zentrifugalen Umverteilung von Flüssigkeit an jedem rotierenden Kegel bzw. jeder rotierenden Scheibe;
d) geringe dem theoretischen Boden äquivalente Höhe;
e) geringer Druckabfall pro Gleichgewichtsstufe und geringe Verweilzeit verbunden mit schneller Einstellung des Gleichgewichts; und
f) verhältnismäßig niedrige Betriebstemperatur aufgrund des niedrigen Gasdrucks.
Wegen der oben angeführten Eigenschaften werden Kolonnen mit rotierenden Kegeln und rotierenden Scheiben als besonders geeignet für die fraktionierte Verdampfung nicht wärmebeständiger Komponenten aus Mischungen auf Flüssigkeitsbasis angesehen. Zu den speziellen Anwendungen gehören:
i) Entfernung flüchtiger Komponenten von Fruchtsäften;
ii) Entfernung von Schwefeldioxid aus Fruchtsäften, einschließlich Traubensaft;
iii) Extrahierung von Geschmacksstoffen und Essenzen aus Lebensmitteln;
iv) Entfernung nicht wärmebeständiger Komponenten aus Abfallstoffen;
v) Verarbeitung von flüssigen Erdöl-Rohprodukten;
vi) Entfernung von Estern und Geschmackskomponenten aus Hopfen und Traubenextrakten vor und nach der Fermentierung. Da das während der Fermentation erzeugte Kohlendioxid zum Beispiel als Geschmacksentferner wirkt könnte eine Kolonne mit rotierenden Kegeln bzw. rotierenden Scheiben dazu verwendet werden, vor der Fermentierung die Geschmackskomponenten zu entfernen und die Geschmackskomponenten könnten anschließend nach Abschluß der Fermentation wieder eingebracht werden;
vii) Entfernung von Alkohol aus einer Flüssigkeit wie z. B. fermentierter Hopfenextrakt.
In "Variable Pressure Drop Columns", Commonwealth Scientific Industrial Research Organisation, Australische Patentanmeldung Nr. 62264/73 und in "A Spinning Cone Distillation Column for Essence Recovery" von D.J. Casimir und J.N. Huntington im "Syposium on Flavours of Fruits and Fruit Juices", International Federation of Fruit Juice Producers, Scientific Technical Commission XV, Bern 1978, sind Kolonnen mit rotierenden Kegeln und rotierenden Scheiben beschrieben worden, wobei zumindest eine Rippe bzw. Leitfläche an der Unterseite jedes an einer zentralen Welle montierten Kegels bzw. jeder solchen Scheibe befestigt ist. In diesen Kolonnen rotieren die Kegel bzw. Scheiben zwischen kegelstumpfförmigen Oberflächen oder zwischen flachen Scheiben, die ortsfest an der Wandung des die zentrale Welle umgebenden, zylindrischen Gehäuses befestigt sind. Das Bodenprofil jeder Rippe bzw. Leitfläche ist parallel der unmittelbar darunter befindlichen kegelstumpfförmigen Oberfläche bzw. flachen Scheibenoberfläche.
In der Praxis wurde jedoch vom Erfinder festgestellt, daß das Oberflächenprofil einer Flüssigkeit auf einer kegelstumpfförmigen Oberfläche oder flachen Telleroberfläche dicht unter einer Rippe bzw. Leitfläche in Bezug auf diese Oberfläche von verschiedenen Faktoren abhängt.
Bedeutsam ist der Flächenunterschied der Oberseite der kegelstumpfförmigen Oberfläche in der Nähe der äußeren zylindrischen Wand zur Fläche der Oberseite dieser kegelstumpfförmigen Oberfläche in der Nähe der zentralen Welle. Bei einer gegebenen Durchflußgeschwindigkeit ist die Fläche, Über die das entsprechende Flüssigkeitsvolumen auf die Oberseite einer kegelstumpfförmigen Oberfläche in der Nähe der äußeren zylindrischen Wand fließt, wesentlich größer als die Fläche einer äquivalenten Breite eines Abschnitts der Oberseite dieser kegelstumpfförmigen Oberfläche, über die eine gleiches Flüssigkeitsvolumen in der Nähe der zentralen Welle fließt. Die Tiefe der Flüssigkeit an der Oberseite einer kegelstumpfförmigen Oberfläche erhöht sich damit von der Gegend, an der die Oberfläche an der äußeren zylindrischen Wand anliegt, zur Innenkante in der Nähe der zentralen Welle. Während folglich die Rippen bzw. Leitflächen von AU 62264/73 mit ihren abgelegenen Begrenzungen parallel den kegelstumpfförmigen Oberflächen sind, sind sie nicht parallel den oberen Oberflächenprofilen der über diese Oberflächen fließenden Flüssigkeit. Der Erfinder hat festgestellt, daß die Leistungsfähigkeit dieser Rippen bzw. Leitflächen verringert ist.
In AU 62264/73 sind die Rippen bzw. Leitflächen in den Zeichnungen mit rechteckigem Querschnitt dargestellt.
Aerodynamisch ist das nicht der optimale Querschnitt und die zum Drehen einer solche Rippen bzw. Leitflächen tragende Welle benötigte Leistung ist damit sehr hoch.
Der Erfinder hat ferner festgestellt, daß Kolonnen mit rotierenden Kegeln bzw. Scheiben der in AU 62264/73 dargelegten Art bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten vollaufen, da eine Verengung zwischen der abgelegenen Kante des ortsfesten Kegels und der zentralen Welle besteht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Gegenstrom arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne zu schaffen, die einen verbesserten Wirkungsgrad des Gasdurchsatzes im Vergleich mit bekannten Kolonnen aufweist.
Ein weiteres Ziel ist es, eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne zu schaffen, in der dem bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten der Flüssigkeit auftretenden Problem der Flutung der bekannten Kolonnen Abhilfe geschaffen ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne zu schaffen, in der die mit den Rippen und Leitflächen verbundenen Nachteile des früheren Standes der Technik vermieden sind.
Ein weiteres Ziel ist es, eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit einem rotierenden Kegel bzw. rotierenden Kegeln zu schaffen, zu der mindestens eine Rippe mit einem Querschnitt bzw. Querschnitten zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Rippen und Leitflächen gehört.
Der Erfinder hat außerdem festgestellt, daß die Destillation, fraktionierte Destillation und/oder fraktionierte Verdampfung und/oder der Wirkungsgrad einer Kolonne mit rotierenden Kegeln bedeutend erhöht wird, wenn ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe durch die Kolonnen unter Druck gepumpt werden oder wenn ein Unterdruck an der Kolonne erzeugt wird.
Ein weiteres Ziel ist es, eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit Mitteln zu schaffen, mit denen ein Gas bzw. Gase und/oder ein Dampf bzw. Dämpfe durch die Vorrichtung gepumpt wird und/oder mit Einrichtungen, um einen Unterdruck an der Vorrichtung bzw. Kolonne zu erzeugen.
Da ein Gasstrom und/oder Dampfstrom sowohl Wasser als auch Geschmacksstoffe (auch Äthylalkohol bei der Entgeistung) verdampfen kann, wird die durch eine Kolonne mit einem rotierenden Kegel fließende Flüssigkeit natürlich bei ihrem Absinken in der Kolonne abgekühlt. Das Grad der fraktionierten Verdampfung der ausfließenden Flüssigkeit hängt von der Temperatur am Boden der Kolonne ab. Wegen der aus der Verdampfung sich ergebenden Abkühlung muß die Temperatur an der Spitze der Kolonne aber erhöht werden, um die gewünschte Temperatur am Boden der Kolonne zu erzielen. Bei der Entgesitung, in der dieser Effekt besonders ausgeprägt ist, muß die Temperatur an der Spitze der in AU 62264/73 beschriebenen Kolonne bei 90ºC liegen, um eine Temperatur von 70ºC am Boden der Kolonne zu erzielen. Wenn entsprechend die Geschmackswiederherstellung von Apfelsaft betrieben wird, fällt die Temperatur an der Spitze der Kolonne von 65ºC auf 61ºC aufgrund der Abkühlung ab.
Bei der Entschwefelung kann eine Temperatur von 125ºC am Boden der Kolonne notwendig sein, und deshalb muß das gesamte durchfließende Material auf 129ºC aufgeheizt werden.
Wenn eine fraktioniertes Verdampfungsverfahren analysiert wird, muß der heißeste Punkt im Gebiet der niedrigsten Konzentration gelegen sein, um den Dampfdruck zu erhöhen und um damit die Übertragung von der Flüssigkeit an den Gasstrom zu erleichtern. Bei der fraktionierten Verdampfung tritt dieses Problem normalerweise nicht im gleichen Ausmaß auf, da das Medium der fraktionierten Verdampfung ein vom Aufwärmer kommender gesättigter Dampf ist. Im Falle der Entgeistung ist dieser Effekt noch besonders ausgeprägt wegen des gro n Äthylalkoholvolumens, das in die fraktionierte Verdampfung geht. In diesem Fall wird die gleiche Temperatur am Boden der Kolonne durch Erhöhung der Aufwärmgeschwindigkeit erreicht.
Um diesen Effekt zu überwinden und um zu gewährleisten, daß die höchste Temperatur am Boden der Kolonne auftritt, wo sie benötigt wird, und um damit zu gewährleisten, daß das Material eine möglichst kurze Zeit sehr heiß ist, haben die Erfinder die Wärmewiedereingabe entwickelt. Dazu wird ein Teil des abgehenden Materials an eine Heizvorrichtung abgeleitet und anschließend an verschiedenen Stellen (1., 3., 5. oder 7. Teller) der Kolonne an die Kolonne zurückgeführt.
Somit ist es ein weiteres Ziel, eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit Einrichtungen zum Umlauf einer Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsauslaß an eine Stelle etwa oberhalb einer kegelstumpfförmigen Oberfläche in der Vorrichtung bzw. Kolonne zu schaffen, einschließlich Vorrichtungen, um die Flüssigkeit vor ihrer Einleitung in die Vorrichtung bzw. Kolonne zu erhitzen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung mit
einem Gehäuse mit einer senkrecht verlaufenden Längsachse:
einer mindestens teilweise innerhalb dieses Gehäuses gelegenen drehbaren Welle, die sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckt;
mindestens einem an der Welle im Gehäuse befestigten umgekehrten Kegel mit mindestens einer sich radial nach außen von der Welle erstreckenden Rippe, die in Längsrichtung des Kegels angeordnet ist und sich von diesem nach unten erstreckt, um eine abgelegene Endkante in der Form einer Rippe festzulegen;
wobei das Gehäuse eine erste untere kegelstumpfförmige Oberfläche umfaßt, über die Flüssigkeit laufen kann, und die sich nach innen von der Innenwand erstreckt und so angeordnet ist, daß sie etwa neben der abgelegenen Endkante liegt;
dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Welle in senkrechter Richtung in Bezug auf das Gehäuse verstellbar ist.
In einer ersten Ausführungsform schafft diese Erfindung eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit einer zentralen Welle, die mindestens einen umgekehrten Kegel haltert, wobei dieser Kegel oder diese Kegel mindestens eine sich von ihnen bzw. ihrer unteren Fläche erstreckende Rippe aufweisen, die zentrale Welle drehbar in einem Gehäuse mit einer bzw. mehreren kegelstumpfförmigen Flächen angeordnet ist, die sich von der Innenwandung des Gehäuses unter dem Kegel oder zwischen den auf der zentralen Welle gelegenen Kegeln erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Rippe eine mit einem Profil versehene, abgelegene Eckkante hat, die im wesentlichen parallel der Oberfläche einer über die eine bzw. mehreren kegelstumpfförmigen Oberflächen zu leitende Flüssigkeit ist.
In einer zweiten Ausführungsform schafft die Erfindung eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit einer zentralen Welle, die mindestens einen umgekehrten Kegel haltert, wobei dieser Kegel bzw. diese Kegel mindestens eine sich von ihnen bzw. ihrer unteren Fläche erstreckende Rippe aufweisen, die zentrale Welle drehbar in einem Gehäuse mit einer bzw. mehreren kegelstumpfförmigen Flächen angeordnet ist, die sich von der Innenwandung des Gehäuses unter dem Kegel oder zwischen den auf der zentralen Welle gelegenen Kegeln erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse abgedichtet ist und mit Einrichtungen zum Umlauf von Gases bzw. von Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen durch die Kolonne versehen ist.
In einer dritten Ausführungsform schafft die Erfindung eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit einer zentralen Welle, die mehrere umgekehrte Kegel haltert, wobei jeder Kegel mindestens eine sich von seiner Unterseite erstreckende Rippe aufweist, die zentrale Welle drehbar in einem Gehäuse mit einem oder mehreren kegelstumpfförmigen Flächen angeordnet ist, die sich von der Innenwandung des Gehäuses unter dem Kegel oder zwischen den auf der zentralen Welle gelegenen Kegeln erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ihm zugeordnete Einrichtungen zum Umlauf von Flüssigkeit von mindestens einen Flüssigkeitsauslaß am Gehäuse etwa oberhalb mindestens einer der kegelstumpfförmigen Flächen aufweist und Einrichtungen umfaßt zum Erwärmen der Flüssigkeit vor ihrer Wiedereinleitung in das Gehäuse.
In einer vierten Ausführungsform schafft die Erfindung eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit einer zentralen Welle, die mindestens einen umgekehrten Kegel haltert, wobei jeder Kegel mindestens eine sich von seiner Unterseite erstreckende Leitfläche aufweist, die zentrale Welle drehbar in einem Gehäuse mit einer bzw. mehreren kegelstumpfförmigen Flächen angeordnet ist, die sich von der Innenwandung des Gehäuses unter dem Kegel oder zwischen den auf der zentralen Welle gelegenen Kegeln erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche gekrümmt ist, um den Widerstand gegen Drehung der mindestens einen Leitfläche durch ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe in der Kolonne zu verringern.
In einer fünften Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Destillation, fraktionierten Destillation bzw. fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. ausgewählter flüchtiger Komponenten von einer Flüssigkeit, wobei das Verfahren umfaßt: Einleitung der Flüssigkeit in eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit mindestens einem Flüssigkeitseinlaß, mindestens einem Auslaß für ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe, und einer mindestens einen umgekehrten Kegel halternden zentralen Welle, wobei die Kegel mindestens eine von ihrer Unterseite ausgehende Leitfläche aufweisen und die zentrale Welle drehbar gelagert ist in einem eine bzw. mehrere kegelstumpfförmige, von der Innenwandung des Gehäuses sich unten den Kegel oder zwischen die von der zentralen Welle gehalterten Kegel erstreckende Oberflächen aufweisenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche eine mit einem Profil versehene, abgelegene Endkante aufweist, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche einer über die eine bzw. mehrere kegelstumpfförmigen Oberflächen fließende oder zu leitende Flüssigkeit ist; Drehung der zentralen Welle, während mindestens ein Teil der zugeführten Flüssigkeit in der Vorrichtung bzw. Kolonne verweilt, um einen Strom von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen etwa oberhalb der Flüssigkeit zu erzeugen; Auffangen mindestens eines Teils des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe, die von der Flüssigkeit durch den Strom des erzeugten Gases bzw. der erzeugten Gase und/oder des erzeugten Dampfs bzw. der erzeugten Dämpfe destilliert, fraktioniert oder fraktioniert verdampft wurden; und Abtrennung der ausgewählten flüchtigen Komponent oder Komponenten davon.
In einer sechsten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Destillation, fraktionierten Destillation bzw. fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. ausgewählter flüchtiger Komponenten von einer Flüssigkeit, wobei das Verfahren umfaßt: Einleitung der Flüssigkeit in eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit mindestens einem Flüssigkeitseinlaß, einem Einlaß und einem Auslaß für ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe, und einer mindestens einen umgekehrten Kegel halternden zentralen Welle, wobei die Kegel mindestens eine von ihrer Unterseite ausgehende Leitfläche aufweisen und die zentrale Welle drehbar gelagert ist in einem eine bzw. mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen aufweisenden Gehäuse, über die Flüssigkeit fließt oder geleitet wird, wobei sich die Oberfläche bzw. Oberflächen von der Innenwandung desselben unter den Kegel oder zwischen die von der zentralen Welle gehalterten Kegel erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse abgedichtet ist und mit Einrichtungen zur Rückführung eines Gases bzw. von Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen durch die Kolonne über den Einlaß und Auslaß des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe verbunden ist; Drehung der zentralen Welle, während mindestens ein Teil der zugeführten Flüssigkeit in der Vorrichtung bzw. Kolonne verweilt, um einen Strom von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen etwa oberhalb der Flüssigkeit zu erzeugen; Rückführung des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dampfe durch die Kolonne; und Abtrennung der ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. Komponenten von mindestens einem Teil des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe, die von der Flüssigkeit durch den Strom des erzeugten Gases bzw. der erzeugten Gase und/oder des erzeugten Dampfs bzw. der erzeugten Dämpfe destilliert, fraktioniert oder fraktioniert verdampft wurden.
In einer siebten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Destillation, fraktionierten Destillation bzw. fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. ausgewählter flüchtiger Komponenten von einer Flüssigkeit, wobei das Verfahren umfaßt Einleitung der Flüssigkeit in eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit mindestens einem Flüssigkeitseinlaß, mindestens einem Auslaß für ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe, und einer mindestens einen umgekehrten Kegel halternden zentralen Welle, wobei die Kegel mindestens eine von ihrer Unterseite ausgehende Leitfläche aufweisen und die zentrale Welle drehbar gelagert ist in einem mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen aufweisenden Gehäuse, wobei sich die Oberflächen von der Innenwandung desselben zwischen die von der zentralen Welle gehalterten Kegel erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse Einrichtungen zur Rückführung der Flüssigkeit vom Flüssigkeitsauslaß an Stellen etwa oberhalb einer der kegelstumpfförmigen Oberflächen verbunden sind, einschließlich Einrichtungen zum Erwärmen der Flüssigkeit vor ihrer Einleitung in das Gehäuse; Drehung der zentralen Welle, während mindestens ein Teil der zugeführten Flüssigkeit in der Vorrichtung bzw. Kolonne verweilt, um einen Strom von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen etwa oberhalb der Flüssigkeit zu erzeugen; Auffangen mindestens eines Teils des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe, die von der Flüssigkeit durch den Strom des erzeugten Gases bzw. der erzeugten Gase und/oder des erzeugten Dampfs bzw. der erzeugten Dämpfe destilliert, fraktioniert oder fraktioniert verdampft wurden; und Abtrennung der ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. Komponenten davon.
In einer achten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Destillation, fraktionierten Destillation bzw. fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. ausgewählter flüchtiger Komponenten von einer Flüssigkeit, wobei das Verfahren umfaßt Einleitung der Flüssigkeit in eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne mit mindestens einem Flüssigkeitseinlaß, mindestens einem Auslaß für ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe, und einer mindestens einen umgekehrten Kegel halternden zentralen Welle, wobei die Kegel mindestens eine von ihrer Unterseite bzw. Unterseiten ausgehende Leitfläche aufweisen und die zentrale Welle drehbar gelagert ist in einem mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen aufweisenden Gehäuse, wobei sich die Oberflächen von der Innenwandung desselben unter den oder zwischen die von der zentralen Welle gehalterten Kegel erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche gekrümmt ist, um den Widerstand gegen Drehung der mindestens einen Leitfläche durch ein Gas bzw. Gase und/oder Dampf bzw. Dämpfe in der Kolonne zu verringern; Drehung der zentralen Welle, während mindestens ein Teil der zugeführten Flüssigkeit in der Vorrichtung bzw. Kolonne verweilt, um einen Strom von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen etwa oberhalb der Flüssigkeit zu erzeugen; Auffangen mindestens eines Teils des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe, die von der Flüssigkeit durch den Strom des erzeugten Gases bzw. der erzeugten Gase und/oder des erzeugten Dampfs bzw. der erzeugten Dämpfe destilliert, fraktioniert oder fraktioniert verdampft wurden; und Abtrennung der ausgewählten flüchtigen Komponent bzw. Komponenten davon.
Das Gehäuse kann die Form eines Zylinders, eines rechteckigen Prismas, eines quaderförmigen Prismas oder dergleichen haben.
In vorzugsweisen Ausführungsformen ist das Gehäuse nach Möglichkeit abgedichtet und verbunden mit das Gehäuse evakuierenden Pumpeinrichtungen, um den Druck des Gases oder der Gase und/oder des Dampfs oder der Dämpfe in der Kolonne zu verringern und um dadurch die Geschwindigkeit und/oder den Wirkungsgrad der Destillation, fraktionierten Destillation und/oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente oder solcher Komponenten aus der Flüssigkeit zu erhöhen.
Bei Bedarf und vorzugsweise:
a) hat die mindestens eine Leitfläche eine abgelegene Kante mit einem Profil, das im wesentlichen parallel ist zur Oberfläche einer über die eine oder mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen laufenden Flüssigkeit; und/oder
b) ist das Gehäuse abgedichtet und verbunden mit Einrichtungen zur Rückführung eines Gases oder von Gasen und/oder Dampf oder Dampfen durch die Kolonne; und/oder
c) hat das Gehäuse zugeordnete Einrichtungen zur Rückführung der Flüssigkeit von mindestens einem Flüssigkeitsauslaß in der Nähe und oberhalb mindestens einer der kegelstumpfförmigen Oberflächen, einschließlich Einrichtungen zum Erwärmen der Flüssigkeit vor ihrer Wiedereinleitung in das Gehäuse; und/oder
d) ist der Querschnitt der mindestens einen Leitfläche gekrümmt, um den Widerstand gegen die Drehung der mindestens einen Leitfläche durch ein Gas oder Gase und/oder Dampf oder Dämpfe in der Kolonne zu verringern.
Der Querschnitt der mindestens einen Leitfläche kann S-förmig, rechteckig, parallelogrammförmig, U-förmig, V-förmig, löffelförmig, nach vorne gebogen oder ähnlich geformt sein.
Bei Bedarf und vorzugsweise sind mindestens zwei untere kegelstumpfförmige Oberflächen unter dem mindestens einen Flüssigkeitsauslaß und mindestens zwei obere kegelstumpfförmige Oberflächen über dem mindestens einen Flüssigkeitsauslaß vorgesehen, und der Abstand oder die Abstände zwischen den mindestens zwei unteren kegelstumpfförmigen Oberflächen ist bzw. sind größer als der Abstand bzw. die Abstände zwischen den mindestens zwei oberen kegelstumpfförmigen Oberflächen über dem mindestens einen Flüssigkeitsauslaß wie bei 101 und 102 in Fig. 4 angedeutet, um ein erhöhtes Durchflußvolumen der Flüssigkeit über die mindestens zwei unteren kegelstumpfförmigen Oberflächen im Vergleich mit dem über die mindestens zwei oberen kegelstumpfförmigen Oberflächen über dem mindestens einen Flüssigkeitsauslaß zu erzielen.
Durch die Wiedereinleitung von Wärme ergibt sich eine höhere Durchflußgeschwindigkeit am Boden der Kolonne als an ihrer Spitze. Dies hat zwei Auswirkungen:
1) Der Boden der Kolonne ist überflutet, ehe die volle Durchflußgeschwindigkeit erreicht worden ist, wodurch die Leistungsfähigkeit der Anlage reduziert wird.
2) Der Druckabfall an der Kolonne ist verringert, da die Leitflächen nur am Boden der Kolonne nahe der Oberfläche der Flüssigkeit sind.
Wenn der Abstand zwischen den Kegeln am Boden der Kolonne größer ist als an deren Spitze, ist diesem Problem Abhilfe geschaffen.
Bei Bedarf wird vorzugsweise mindestens ein durchblasender oder ansaugender Ventilator an der zentralen Welle angebracht, um die Durchflußgeschwindigkeit des Gases oder der Gase und/oder des Dampfs oder der Dämpfe durch die Kolonne zu erhöhen und um damit die Geschwindigkeit und/oder den Wirkungsgrad der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente oder ausgewählter flüchtiger Komponenten aus der Flüssigkeit zu erhöhen.
Bei Bedarf wird vorzugsweise das Gehäuse abgedichtet und mit Einrichtungen zum Durchpumpen von Gas oder Gasen und/oder Dampf oder Dämpfen verbunden, um die Durchflußgeschwindigkeit des Gases oder der Gase und/oder des Dampfs oder der Dämpfe durch die Kolonne zu erhöhen und um damit die Geschwindigkeit und/oder den Wirkungsgrad der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente oder ausgewählter flüchtiger Komponenten aus der Flüssigkeit zu erhöhen.
Die Vorrichtung oder Kolonne kann einen Wärmeaustauscher-Mantel umfassen, der mindestens einen Teil des Gehäuses umschließt.
Zweckmäßigerweise erstrecken sich mehrere mehrere Leitflächen mit gleichartigem Querschnitt von der unteren Oberfläche bzw. den unteren Oberflächen des Kegels bzw. der Kegel, wobei die Leitflächen in Radialrichtung um die zentrale Welle angeordnet sind. Eine Leitfläche bzw. Leitflächen kann bzw. können eine Rinne bzw. Rinnen an ihrer bzw. ihren abgelegenen Eckkanten enthalten.
Die obere Oberfläche bzw. die oberen Oberflächen der einen bzw. mehrerer kegelstumpfförmigen Flächen können wahlweise mindestens eine Ablenkplatte für die Flüssigkeit in der Nähe der abgelegenen Kante bzw. Kanten bis zu dieser bzw. diesen hin sich erstreckend aufweisen, um spiralförmige Strömung der Flüssigkeit über eine bzw. mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen in eine Strömung in einer ausgewählten Richtung umzuwandeln, vorausgesetzt daß die ausgewählte Richtung eine Strömungskomponente zur abgelegenen Kante hin hat. Zweckmäßigerweise wird mindestens eine Öffnung in der einen bzw. mehreren kegelstumpfförmigen Oberflächen nächst mindestens einer Ablenkplatte für die Flüssigkeit vorgesehen, um durch die eine bzw. durch mehrere kegelstumpfförmige Oberflächen mindestens einen Teil der Flüssigkeit abzuleiten, die in der gewählten Richtung fließt oder fließen soll. Da der Weg der Flüssigkeit auf einer kegelstumpfförmigen Oberfläche spiralförmig ist, ragt die Ablenkplatte in die Flüssigkeit und bewirkt eine Ablenkung auf die zentrale Welle hin. Im Gegensatz zu der Kolonne mit rotierenden Kegeln gemäß AU 62264/73, in der die Flüssigkeit eine kegelstumpfförmige Oberfläche als ein zusammenhängender Film längs dem vollen Umfang der abgelegenen Kante der kegelstumpfförmigen Oberfläche verläßt, trennt die Ablenkplatte den Gasstrom vom Flüssigkeitsstrom und verringert damit die Gefahr einer Überflutung.
Die untere Oberfläche bzw. die unteren Oberflächen der einen bzw. mehrerer kegelstumpfförmigen Oberflächen weisen mindestens eine sich von ihnen erstreckende Ablenkplatte für das Gas auf, damit das in der Nähe der unteren Oberfläche oder der unteren Oberflächen strömende bzw. hinzuströmende Gas in einer ausgewählten Richtung fließt.
Die Vorrichtung oder Kolonne kann aus rostfreiem Stahl, Glas, mit Teflon überzogenem rostfreien Stahl oder irgendeinem anderen Material angefertigt sein.
Vorzugsweise werden Stickstoff, Argon, Helium, Kohlendioxid oder ein anderes ähnliches Gas im Kreislauf durch die Vorrichtung oder Kolonne geleitet. Stickstoff wird besonders bevorzugt, da er preisgünstig ist und dem schädlichen Einfluß der Luft, besonders des Sauerstoffs, auf Aroma- und Geschmacksstoff- Extrakte entgegenwirkt. Bei der Entschwefelung von Traubensaft kann die Temperatur bis zu 130ºC betragen, was in Gegenwart von Sauerstoff zur Karamelbildung des Safts führt.
In den bekannten Verdampfern ist üblicherweise im Aufwärmer erzeugter Dampf das die fraktionierte Verdampfung bewirkende Medium. Das gleiche Prinzip wird in AU 62264/73 verwendet. Zur Dampferzeugung muß Kochen bewirkt werden, und dies macht eine erhöhte Temperatur oder einen niedrigeren Druck notwendig. Im Gegensatz zu Stickstoff kann ein niedrigerer Druck Schwierigkeiten durch Luftlecks in den Abdichtungen der Pumpen, Rohrleitungen, Flansche usw. hervorrufen, was dem Geschmacksstoff und dem Produkt selbst schadet, wohingegen eine höhere Temperatur wärmeinstabile Geschmacksstoffe schädigen kann.
Die Verwendung von Stickstoff als das die fraktionierte Verdampfung bewirkende Medium hat außerdem den Vorteil einer höheren Durchflußgeschwindigkeit des Mediums der fraktionierten Verdampfung (die die Übertragungsgeschwindigkeit steuernde Variable), als wie sie bei Verwendung von Dampf erreicht werden kann. Zum Beispiel bedeutet eine Stickstoff-Durchflußgeschwindigkeit von 500 Kubikmeter pro Stunde die Verdampfung von 239 Liter des Produkts bei -20 kPa. Dies macht etwa 5% der Einleitungsgeschwindigkeit des Produkts aus, das in einer anderen Anlage konzentriert werden müßte, um eine Geschmackskonzentration von 0.5% zu erreichen, die aber in einer erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln erzielt werden kann. Es wäre außerdem notwendig, die Temperatur des Aufwärmers auf 93,5ºC im Vergleich zu 65ºC-70ºC zu halten, wie dies im Falle einer erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln der Fall ist.
Stickstoff kann am Boden der Kolonne zugeführt und nach Entfernung der Geschmacksstoffe in die Atmosphäre abgelassen werden. Um die erwünschte Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten, wird der Stickstoff vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf im Umlauf gehalten, wobei der einzige verbrauchte Stickstoff der zum anfänglichen Ausblasen des Systems benötigte Stickstoff ist.
Die Erfindung umfaßt bei Bedarf ein Verfahren, durch das die Konzentration der abgetrennten ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. solcher Komponenten mindestens teilweise durch die wahlweise Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe durch die Vorrichtung oder Kolonne gewählt wird.
Bei Bedarf umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren, bei dem die Konzentration der abgetrennten ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. solcher Komponenten mindestens teilweise eingestellt wird durch wahlweise Einregelung der Zuführungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur Vorrichtung oder Kolonne.
Bei Bedarf umfaßt die Erfindung auch ein wahlweises Verfahren, bei dem die Konzentration der abgetrennten ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. solcher Komponenten mindestens teilweise eingestellt wird durch Wahl der Temperatur der Flüssigkeit, die in die Vorrichtung bzw. Kolonne eingeleitet wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein System zur Verringerung des Alkoholgehalts eines Alkohol enthaltenden Getränks mit einem Vorratsbehälter des Getränks, einer mit diesem verbundenen Einlaßleitung des Getränks, Getränkezuführungseinrichtungen zur Zuführung des Getränks vom Vorratsbehälter durch die Einlaßleitung, und eine erfindungsgemäße, im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne, die an die Leitung des Getränkeprodukts zur Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung des Alkohols vom Getränk angeschlossen ist.
Vorgesehen ist ferner ein System zur Reduzierung des Alkoholgehalts von Wein mit einem Vorratsbehälter für Wein, einer an den Vorratsbehälter angeschlossenen Einlaßleitung des Weins, Einrichtungen zur Zuführung des Weins vom Vorratsbehälter durch die Wein-Einlaßleitung, und eine erfindungsgemäße, im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne, die an die Wein-Einlaßleitung zur Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung des Alkohols vom Wein angeschlossen ist.
Zugehörig ist ferner ein System zur fraktionierten Verdampfung von Aromaund/oder Geschmacksstoffen von einem Fruchtsaft mit einem Vorratsbehälter für Fruchtsaft, einer an den Vorratsbehälter angeschlossenen Einlaßleitung des Fruchtsafts, Einrichtungen zur Zuführung des Fruchtsafts vom Vorratsbehälter durch die Fruchtsaft-Einlaßleitung, und eine erfindungsgemäße, im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne, die an die Fruchtsaft-Einlaßleitung zur Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung der Aroma- und/oder Geschmacksstoffe vom Fruchtsaft angeschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner ein System zur Entschwefelung einer gelöstes Schwefeldioxid enthaltenden Flüssigkeit mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, einer an den Vorratsbehälter angeschlossenen Einlaßleitung der Flüssigkeit, Einrichtungen zur Zuführung der Flüssigkeit vom Vorratsbehälter durch die Flüssigkeits-Einlaßleitung, und eine erfindungsgemäße, and die Einlaßleitung angeschlossene, im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung bzw. Destillationskolonne zur Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung des Schwefeldioxids von der Flüssigkeit.
Vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung sind als Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen:
Fig. 1 ein schematischer Querschnitts-Aufriß einer Ableitplatte mit einer mit einem Profil versehenen abgelegenen Eckkante ist, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche der über eine kegelstumpfförmige Fläche fließenden Flüssigkeit ist;
Fig. 2 ein schematischer Querschnitts-Aufriß einer Kolonne mit rotierenden Kegeln ist, die mehrere Ablenkplatten der in Fig. 1 dargestellten Art enthält;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Extraktionsanlage mit einer Kolonne mit rotierenden Kegeln ist;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer im Aufriß dargestellten Kolonne mit rotierenden Kegeln ist, die Einrichtungen zur Durchleitung des Gases durch die Kolonne und Einrichtungen zum Durchleiten einer Flüssigkeit in einem Kreislauf bis etwa oberhalb einer kegelstumpfförmigen Oberfläche sowie Einrichtungen zum Aufheizen der Flüssigkeit vor ihrer Einleitung in das Gehäuse aufweist;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer im Aufriß dargestellten Kolonne mit rotierenden Kegeln ist, die eine Vakuumpumpe zur Verringerung des Drucks des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe in der Kolonne sowie Einrichtungen zur Wiedereinleitung der Flüssigkeit aus der Kolonne etwa oberhalb einer kegelstumpfförmigen Fläche sowie weitere Einrichtungen zur Erwärmung der Flüssigkeit vor ihrer Einleitung in das Gehäuse umfaßt; und
Fig. 6 der Grundriß des Querschnitts einer zentralen Welle ist, die einen umgekehrten Kegel mit mehreren gekrümmten Ablenkplatten haltert.
Fig. 1 zeigt den umgekehrten Kegel 3 mit einer von dessen unteren Fläche ausgehenden Ablenkplatte 4. Der Kegel 3 ist an der zentralen Welle 2 befestigt, die drehbar im zylindrischen Gehäuse 7 gelagert ist. Die kegelstumpfförmigen Oberflächen 5, 6 erstrecken sich von der Innenwandung des Gehäuses 7 zur Welle 2 hin. Der Spalt zwischen den Innenkanten der kegelstumpfförmigen Fläche 6 und der zentralen Welle 2 ist ausreichend groß gewählt, um das freie Fließen von Flüssigkeit auf Oberfläche 3 bei der gewählten maximalen Durchflußgeschwindigkeit durch eine Kolonne mit mehreren rotierenden Kegeln und kegelstumpfförmigen Oberflächen zu gewährleisten, ohne daß die Flüssigkeit die Durchflußgeschwindigkeit des Gases und/oder des Dampfs durch die Kolonne wesentlich beeinflußt. Zusätzlich ist der Spalt zwischen der Oberfläche 3 und der inneren Oberfläche der Wandung 7 ausreichend groß gewählt, um freien Fluß der Flüssigkeit auf die kegelstumpfförmige Oberfläche hin bei der gewählten maximalen Durchflußgeschwindigkeit durch eine Kolonne mit rotierenden Kegeln zu gewährleisten, ohne daß hierbei die durchfließende Flüssigkeit das durch die Kolonne strömende Gas und/oder den Dampf wesentlich beeinträchtigt.
Ablenkplatte 4 hat eine mit einem Profil versehene abgelegene Kante, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche einer Flüssigkeit verläuft, die über die kegelstumpfförmige Fläche fließt oder fließen soll. Die Wandung 7 wird von einem Dampf/Heißwasser-Mantel umschlossen, der zum Aufheizen des Inhalts der rotierende Kegel enthaltenden Kolonne benutzt werden kann. Welle 2 kann nach unten und oben verstellt werden, wodurch der Spalt zwischen der abgelegenen Kante der Ablenkplatte 4 und der Flüssigkeit 8 eingestellt werden kann.
In Fig. 2 ist eine Kolonne 40 mit rotierenden Kegeln dargestellt, die mehrere Ablenkplatten 46 der in Fig. 1 dargestellten Art an einer zentralen Welle 41 zwischen mehreren kegelstumpfförmigen Flächen 45 aufweist.
Kolonne 40 umfaßt einen Mantel 52 mit einem Einlaß 48 für Dampf/Heißwasser und einen Auslaß 51. Zur Kolonne 40 gehören die Einlaß- und Auslaß- Stutzen 47, 43 für Gas, die Einlaß- und Auslaß-Stutzen 42, 49 für Flüssigkeit, und eine Entlüftungsöffnung 53, die über ein Ventil 54 geöffnet und geschlossen werden kann. Die von Motor 50 angetriebene Welle 41 kann nach oben und unten verstellt werden, wie bei 100 angedeutet, wodurch der Spalt zwischen den abgelegenen Kanten der Ablenkplatten 46 und der Flüssigkeit, die durch die Kolonne über die Flächen 45 fließt oder fließen soll, einreguliert werden kann. Die Einstellbarkeit der Welle 41 ist besonders zweckmäßig, da die Höhe der über die Flächen 56 strömenden Flüssigkeit sich je nach der Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Kolonne 40 verändert. Gebläse 44 ist an Welle 41 angebracht, um eine nach oben gerichtete Saugkraft zu erzeugen und um damit die Durchflußgeschwindigkeit des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe durch die Kolonne 40 zu erhöhen und die Geschwindigkeit und/oder den Wirkungsgrad der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponent bzw. solcher Komponenten aus der durch die Kolonne 40 strömenden Flüssigkeit zu erhöhen.
Im Betrieb wird die eine flüchtige Komponente bzw. flüchtige Komponenten enthaltende Flüssigkeit der Kolonne 40 über Einlaßöffnung 42 zugeführt. Welle 41 wird in Umdrehungen versetzt, während mindestens ein Teil der zugeführten Flüssigkeit in Kolonne 40 verweilt, um einen Strom von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen dicht über der Flüssigkeit zu erzeugen. Ein Teil des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe, die aus der Flüssigkeit destilliert, fraktioniert destilliert oder fraktioniert verdampft werden mit Hilfe der erzeugten Ströme von Gas bzw. Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen, wird von Auslaßöffnung 43 weg aufgefangen und gespeichert oder kondensiert und anschließend gespeichert. Die der Kolonne über Einlaßöffnung 42 zugeführte Flüssigkeit wird typischerweise vorgewärmt.
Die in Fig. 3 dargestellte Extrahierungsanlage kann zur Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente oder solcher Komponenten aus einer Flüssigkeit verwendet werden, ebenso zur Verringerung des Alkoholgehalts von Alkohol enthaltenden Getränken, Verminderung des Alkoholgehalts von Wein, zur fraktionierten Verdampfung von Aroma- und/oder Geschmacksstoffen aus einem Fruchtsaft, oder zur Entschwefelung einer aufgelöstes Schwefeldioxid enthaltenden Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit, aus der eine flüchtige Komponente bzw. flüchtige Komponenten abdestilliert, fraktioniert destilliert oder fraktioniert verdampft werden soll, wird vom Vorratsbehälter 13 über ein Ventil 14 und eine Aufwärmerstufe 23 in die Kolonne 33 mit rotierenden Kegeln eingeleitet. Geeignete Zuführungseinrichtungen sind z. B. die im Gegenstrombetrieb arbeitenden Diffusions-Extrahierungseinrichtungen der in der australischen Patentanmeldung Nr. AU 72358/81 der Firma Howden Refrigeration Pty. Limited und der Commonwelth Scientific and Industrial Research Organisation beschriebenen Art. Die Kolonne 33 ist in ihren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt und umfaßt eine von einem Motor 22 gedrehte, in senkrechter Richtung verstellbare zentrale Welle 21 und einen Dampf/Heißwasser-Mantel 30 mit einem Einlaß und einem Auslaß 26 bzw. 27. Nach Durchgang durch die Kolonne 33 kann die extrahierte Flüssigkeit teilweise oder völlig in den Behälter bzw. Abzugskanal 10 über das Ventil 11 abgelassen werden und/oder teilewiese oder völlig über Ventil 34, Pumpe 12 und Heizeinrichtung 23 in die Kolonne 33 zurückgeführt werden. Die Destillation, fraktionierte Destillation oder fraktionierte Verdampfung der Flüssigkeit kann in einer Luftatmosphäre oder einer geeigneten ausgewählten Atmosphäre, z. B. Stickstoff, durchgeführt werden, indem Stickstoff vom Gasvorratsbehälter 28 an Pumpe 19 abgegeben wird. Kolonne 33 wird anfänglich gespült durch Durchpumpen von Stickstoff über Aufwärmer 34, Einlaß 31 und Abzugsrohr 25, wobei Ventil 32 offen und Ventil 15 geschlossen ist. Nach dem Ausspülen wird Ventil 32 geschlossen und Flüssigkeit wird in der oben beschriebenen Weise bei geöffnetem Ventil 15 in die Kolonne 33 eingeleitet. Bei Bedarf kann Kolonne 33 den stationären Zustand durch Rückleitung der Gas/Dampf-Mischung erreichen, die sich aus der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung ergibt, wobei Pumpe 19 mit Ventil 29 offen und Ventilen 16 und 36 geschlossen verwendet wird. Bei Erreichen des stationären Zustands wird Ventil 29 geschlossen und Ventil 16 geöffnet und mindestens ein Teil des sich ergebenden extrahierten Dampfs bzw. der entsprechenden Dämpfe und/oder des Gases bzw. der Gase wird kondensiert mit Hilfe des Verflüssigers 17, wobei das Destillat in Vorratsbehälter 18 gesammelt wird. Durch den Verflüssiger 17 strömender Stickstoff kann wieder durch Kolonne 33 geleitet werden, wozu Ventil 36 geöffnet und Ventil 37 geschlossen werden, oder kann alternativ durch die Entlüftungsöffnung 38 über Ventil 37 abgelassen werden. Pumpe 19 kann zur Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit des Gases und/oder des Dampfs durch Kolonne 33 während der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung verwendet werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Kolonne 60 mit rotierenden Kegeln ähnelt der in Fig. 2 dargestellten Kolonne 40, doch ist das Gebläse 44 der Fig. 2 weggelassen und die Leitplatte 61 hat eine mit einem Profil versehene, abgelegene Kante, die im wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche einer dicht daneben befindlichen kegelstumpfförmigen Oberfläche 62 verläuft.
Zur Kolonne 60 gehören Auslaß- und Einlaß-Leitungen 63 bzw. 64, durch die mindestens ein Teil der Flüssigkeit aus Kolonne 60 über eine Pumpe 65 und eine Heizeinrichtung 66 an eine Stelle über einer kegelstumpfförmigen Fläche zurückgeführt wird. Die Heizeinrichtung 66 heizt die Flüssigkeit vor ihrer Einleitung in Kolonne 60 auf.
Kolonne 60 ist ferner mit Einrichtungen zur Wiedereinleitung eines Gases bzw. von Gasen und/oder eines Dampfs bzw. Dämpfen und deren Kreislauf durch Kolonne 60 verbunden, wozu Gas- oder Dampf-Einlaß- bzw. Auslaß-Leitungen 67, 68 vorgesehen sind, durch die Gas und/oder Dampf mit Hilfe der Pumpe 69 wieder dem Kreislauf zugeführt wird.
Die in Fig. 5 dargestellte Kolonne 70 mit rotierenden Kegeln ähnelt der in Fig. 4 dargestellten Kolonne 60, jedoch ist Kolonne 70 nicht mit Einrichtungen zur Rückführung und Aufbereitung eines Gases bzw. von Gasen und/oder Dampf bzw. Dämpfen durch die Kolonne versehen, umfaßt aber einen Verflüssiger 71, über den Kolonne 70 mit der Vakuumpumpe 72 verbunden ist.
Beim Betrieb der Kolonne 70 erzeugt Pumpe 72 einen Unterdruck, um den Druck des Gases bzw. der Gase und/oder des Dampfs bzw. der Dämpfe in Kolonne 70 zu verringern und um damit die Geschwindigkeit und/oder den Wirkungsgrad der Destillation, fraktionierten Destillation oder fraktionierten Verdampfung einer ausgewählten flüchtigen Komponente bzw. solcher Komponenten aus der Flüssigkeit in Kolonne 70 zu erhöhen. Das resultierende Gas und/oder der Dampf werden in Verflüssiger 71 kondensiert, von dem sie über Ablaßvorrichtung 73 entfernt werden können.
Fig. 6 zeigt den Grundriß einer zentralen Welle 80, die einen umgekehrten Kegel 81 mit mehreren gekrümmten Leitplatten 82 haltert. Die gekrümmten Leitplatten 82 verringern in vorteilhafter Weise die Belastung des Motors ohne die Leistungsfähigkeit einer Kolonne mit rotierenden Kegeln wesentlich zu verändern. Als Folge davon ist die von einem Welle 80 treibenden Motor zu erbringende Leistung schätzungsweise bis zu etwa 25% geringer als im falle radial verlaufender Leitplatten ohne Krümmung.

BEISPIEL 1

Tabelle 1 gibt einen Vergleich des Leistungsverhaltens einer erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln und einer bekannten Kolonne mit rotierenden Kegeln: TABELLE 1 Typ des Verdampfers Prozentsatz des verbleibenden Alkohols¹ Druckabfall an der Kolonne² Druckabfall je Stufe³ Erfindungsgemäße Kolonne (Leitplatte mit Profil) Bekannte Kolonne (gemäß AU 62 264/73)

Anmerkungen:

1. Bedingungen: Gasdurchfluß = 0,0 l/sec; ursprünglicher Alkoholgehalt 10,1 %v/v; Temperatur des Aufwärmers (vor der Kolonne mit rotierenden Kegeln) = 75ºc.
2. Bedingungen: Gasdurchfluß = 0,0 l/sec; Durchfluß des Produkts 0,0 l/sec.
3. Bedingungen: Gasdurchfluß = 0,0 l/sec; Durchfluß des Produkts 1,94 l/sec.
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß eine erfindungsgemäße Kolonne mit rotierenden Kegeln einen höheren Prozentsatz von Alkohol durch fraktionierte Verdampfung bei Gasdurchfluß Null entfernt als bekannte Kolonnen mit rotierenden Kegeln, woraus das verbesserte Leistungsverhalten der erfindungsgemäßen Kolonne aufgrund der mit Profilen versehenen Leitplatten ersichtlich ist.
Tabelle 1 zeigt auch den verbesserten Druckabfall je Stufe sowie an der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln im Vergleich zu bekannten Kolonnen mit rotierenden Kegeln. Dies ist ein weiterer Beweis für das verbesserte Leistungsverhalten der Kolonne aufgrund der mit Profilen versehenen Leitplatten in der erfindungsgemäßen Kolonne.

BEISPIEL 2

Die Auswirkung der Durchflußgeschwindigkeit des Produkts durch eine erfindungsgemäße Kolonne mit rotierenden Kegeln auf den Druckabfall an der Kolonne wurde ohne und mit von außen unterhaltenem Gasdurchfluß durch die Kolonne untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 bzw. 3 zusammengefaßt. TABELLE 2 Produkt-Durchflußgeschwindigkeit, l/h Wiedereinleitungsgeschwindigkeit, l/h Gasdurchflußgeschwindigkeit, m³/h Druckabfall, Nm&supmin;² überflutet
Diese Ergebnisse zeigen daß, wenn die Durchflußgeschwindigkeit zunimmt, der Spalt zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und dem ortsfesten Kegel sowie den Leitplatten abnimmt, der Druckabfall in der Kolonne nimmt zu und verursacht eine entsprechende Zunahme des Wirkungsgrads des Gasdurchpumpens durch die Kolonne. TABELLE 3 Produkt-Durchflußgeschwindigkeit, l/h Wiedereinleitungsgeschwindigkeit, l/h Gasdurchflußgeschwindigkeit, m³/h Druckabfall, Nm&supmin;² überflutet
Der Druckabfall bei einem von außen erzeugten Gasdurchfluß durch die Kolonne ist positiv und nimmt zu, wenn die Durchflußgeschwindigkeit des Produkts auf 4000 l/h erhöht wird. Bei höheren Durchflußgeschwindigkeiten des Produkts führt der abnehmende Abstand zwischen den Leitplatten und der Oberfläche der Flüssigkeit zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Gasdurchpumpens, und dies verringert den Druckabfall, wenn die Durchflußgeschwindigkeit des Produkts von 400 auf 7000 l/h erhöht wird.

BEISPIEL 3

Die Auswirkung der Durchflußgeschwindigkeit des in eine erfindungsgemäße Kolonne mit rotierenden Kegeln zurückgeführten Produkts auf den Druckabfall in der Kolonne wurde ohne und mit von außen unterhaltenem Gasdurchfluß durch die Kolonne untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 bzw. 5 zusammengefaßt. TABELLE 4 Produkt-Durchflußgeschwindigkeit, l/h Wiedereinleitungsgeschwindigkeit, l/h Gasdurchflußgeschwindigkeit, m³/h Druckabfall, Nm&supmin;² überflutet
Bei Zunahme der Wiedereinleitungsgeschwindigkeit wird eine geringe Zunahme des Wirkungsgrads der Gasdurchleitung durch die Kolonne erzielt; da aber der obere Teil der Kolonne noch einen Spalt bei der Leitplatte aufweist, ist die Zunahme nicht so groß wie die bei vergleichbaren Zunahmen der Durchflußgeschwindigkeit beobachtete (siehe Tabelle 2). TABELLE 5 Produkt-Durchflußgeschwindigkeit, l/h Wiedereinleitungsgeschwindigkeit, l/h Gasdurchflußgeschwindigkeit, m³/h Druckabfall, Nm&supmin;² überflutet
Bei Zunahme der Wiedereinleitungsgeschwindigkeit nimmt der Druckabfall zu, nimmt dann aber ab, wenn die Leitplatten näher an die Oberfläche der Flüssigkeit herankommen, obwohl das Ausmaß der Abnahme geringer ist als bei entsprechenden Zunahmen der Durchflußgeschwindigkeit des Produkts, da die Durchflußgeschwindigkeit im oberen Teil der Kolonne gering ist.

BEISPIEL 4

Bekannte Systeme zur fraktionierten Verdampfung von Aromastoffen aus Fruchtsäften werden normalerweise innerhalb einer der Stufen des Verdampfers oder in einer einzigen Stufe vor dem Verdampfer ausgeführt. Diese Anlagen zur fraktionierten Verdampfung haben gewöhnlich eine einzige Stufe, und der Prozentsatz der fraktionierten Verdampfung hängt von der Art des verarbeiteten Safts ab und beträgt z. B. 10% im Falle von Äpfeln und 30%. im Falle von Concord- Trauben. Wegen des großen Volumens des zu verdampfenden Produkts werden in bekannten Systemen Fraktionierungskolonnen zur Konzentrierung der Geschmacksstoffe eingesetzt.
Ein System zur fraktionierten Verdampfung von Aromastoffen aus Fruchtsäften mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln erzielt den Effekt der fraktionierten Verdampfung in der Kolonne. Der von Geschmacksstoffen befreite Saft kann dann ohne Beeinträchtigung der Geschmackskomponente weiterverarbeitet (geklärt und gefiltert) und konzentriert werden. Da die Kolonne mit den rotierenden Kegeln einen mehrstufigen (40 Stufen) fraktionierten Verdampfungsprozeß bedeutet, wird nur ein geringer Anteil 1-2 Prozent) verdampft, um den gewünschten fraktionierten Verdampfungseffekt zu erzielen. Dies macht eine Konzentrierung der Aromastoffe in Fraktionierungskolonnen unnötig und sie werden einfach durch Kondensation aufgefangen.
Die nach Durchgang durch eine einfache Destillationskolonne und eine achtstufige Kolonne mit rotierenden Kegeln verbleibenden Prozentsätze von Äthylazetat (einer der Komponenten von Apfelsaft) sind in Tabelle 6 zusammengefaßt: TABELLE 6 Prozent verdampft Prozentsatz des im Flüssigkeitsstrom verbleibenden Äthylazetats einstufig achtstufig
Die Kolonne mit den rotierenden Kegeln hat also den größten Teil des Äthylazetats entfernt, nachdem nur etwa 5%. des Gesamtvolumens verdampft worden sind, wohingegen 8,5%. Äthylazetat verbleiben, nachdem 30%. des Gesamtvolumens durch eine einstufige Destillationskolonne entfernt worden sind. In der Praxis werden die sich durch Lagerung und Transport der Geschmackskonzentrate ergebenden Kosten auf ein Minimum verringert, wenn der Extrakt mit einer erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln hergestellt wird, da die Kolonne einen größeren Prozentsatz der Geschmacks- und Aromastoffe aus dem Saft entfernt und gleichzeitig einen hochkonzentrierten Extrakt liefert.
Ein Vergleich der typischen Geschmacksstoffvolumina, ausgedrückt in Prozent des gesamten Fruchtsaftvolumens, ist in Tabelle 7 zusammengefaßt:

TABELLE 7

Typ der Verdampferanordnung Geschmacksstoffextrakt (% des Gesamtvolumens)
Erfindungsgemäße Kolonne mit rotierenden Kegeln (von außen hervorgerufener Gasdurchfluß, mit Profilen versehene Leitplatten) 0,5-2% (bis zu 5%)
Bekannte Kolonne mit rotierenden Kegeln (von außen hervorgerufener Gasdurchfluß, 2%-10%
Leitplatten ohne Profile; Kolonne der in AU 62264/73 beschriebenen Art) Gegenwärtig kommerziell verwendete Fruchtsaft-Verdampfungseinrichtungen 10%-30%
Ein typisches Verfahren zur Herstellung von Fruchtsaft unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln ist wie folgt:
1. Extrahierung des Safts mit bekannten Extraktionsverfahren.
2. Entfernung des Geschmacksstoffextrakts in Wiedergewinnungsanlage, die eine Kolonne mit rotierenden Kegeln enthält, und Überführung des Extrakts in geeignete Lagerung. Typische Betriebsbedingungen einer erfindungsgemäßen Kolonne sind in Tabelle 8 zusammengefaßt TABELLE 8 Apfelsaft Orangensaft Durchflußgeschwindigkeit des Produkts Betriebstemperatur Betriebsdruck Durchflußgeschwindigkeit des Geschmacksstoffs Verhältnis Geschmacksstoffextrakt zu gesamtem Saft
3. Von Geschmacksstoffen befreiten Saft in normalen Verarbeitungsschritten weiter behandeln, d. h. , Klärung, Filterung, Konzentrierung usw.
4. Wiedervereinigung des Geschmacksstoffextrakts und des verarbeiteten Safts an der Verpackungsstelle für Verkauf an Verbraucher.
Einige spezielle Vorteile aus der Verwendung der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln und einem von außen hervorgerufenen Gasdurchfluß ergeben sich daraus, daß ein verhältnismäßig träges und billiges Gas wie Stickstoff verwendet werden kann, um Oxidation und damit Geschmacks- und Aromaminderung während des Verdampfungsvorgangs auf ein Minimum zu reduzieren. Außerdem kann die Verdampfungstemperatur in der Kolonne auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, um die Verdampfungsgeschwindigkeit zu optimieren und die durch Wärme hervorgerufene Qualitätsminderung auf ein Minimum zu bringen, indem die Durchflußgeschwindigkeiten von Gas und Produkt eingeregelt werden. Die Auswirkungen verschiedener Gas- und Produktdurchflußgeschwindigkeiten auf die Verdampfungstemperatur von Apfelsaft in einer erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln sind in Tabelle 9 angeführt. TABELLE 9 Durchflußgeschwindigkeit des Produkts Durchflußgeschwindigkeit der Essenz Konzentration der Essenz Gasdurchflußgeschwindigkeit Gastemperatur an der Spitze der Kolonne mit rotierenden Kegeln Gastemperatur nach dem Verflüssiger

BEISPIEL 5

Zur Zeit werden zwei Arten von Entschwefelungsanlagen allgemein verwendet:
1. Mit Stickstoff als Medium der fraktionierten Verdampfung arbeitende; soweit der Stand der Technik bekannt ist, verwenden Anlagen dieser Art im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Anlagen keine Wärmerückführung, um der Schädigung durch Hitze und der Abkühlung durch Verdampfung entgegenzuwirken.
2. Mit Dampf von einem Aufwärmer als dem Medium der fraktionierten Verdampfung arbeitende Anlagen. Diese Anlagen haben größere Einbußen an Produkt (bis zu 10%) und verursachen stärkere Schädigung durch Hitze als erfindungsgemäße Anlagen, da höhere Temperaturen benötigt werden, um die Gasdurchflußgeschwindigkeit über das Kochen zu erzielen.
Ein typisches, mit den erfindungsgemäßen Kolonnen mit rotierenden Kegeln arbeitendes Entschwefelungsverfahren ist wie folgt:
1. Extrahierung des Safts aus der Frucht in der üblichen Weise.
2. Entfernung des Geschmacksstoffextrakts aus dem Saft mit Hilfe von Gewinnungsanlage mit Kolonne mit rotierenden Kegeln; Lagerung.
3. Zugabe der empfohlenen Menge Schwefeldioxid zum extrahierten Saft.
4. Lagerung des extrahierten Safts in Tanks bei Umgebungstemperatur.
5. Durch Schwerkraft bewirktes Absetzen der Feststoffanteile der Früchte aus dem extrahierten Saft innerhalb von 10 bis 15 Tagen.
6. Filterung des extrahierten Safts mit feiner Filtererde.
7. Abfiltern der Feststoffanteile der Früchte mit rotierendem Trommelfilter unter Vakuum oder mit Hochdruckfilter für Bodensatz.
8. Zusammenschütten des von den Feststoffanteilen der Früchte gewonnenen Safts mit dem extrahierten Saft von Punkt 6.
9. Lagerung des zusammengeschütteten Safts bei Umgebungstemperatur bis zu seiner Verwendung.
10. Entfernung des Schwefeldioxids aus dem zusammengeschütteten Saft in Kolonne mit rotierenden Kegeln.
11. Geschmacksstoffextrakt von Punkt 2 dem zusammengeschütteten extrahierten Saft von Punkt 10 zugeben.
Typische Arbeitsbedingungen bei der Entschwefelung mit Hilfe der Kolonne mit rotierenden Kegeln sind in Tabelle 10 zusammengefaßt. TABELLE 10 Produkt Herstellung von normalem Wein Saft ohne Konservierungsmittel Anfängliche Schwefeldioxid-Konzentration Durchflußgeschwindigkeit des Produkts Arbeitstemperatur Arbeitsdruck Schwefeldioxid-Konzentration des Fertigprodukts pH-Wert des Fertigprodukts

Bemerkungen:

1. Schwefeldioxidgehalte, die die oben angebenen übersteigen, können mit niedrigeren Durchflußgeschwindigkeiten verarbeitet werden.
2. Durchflußgeschwindigkeiten bis zu 7000 Liter pro Stunde können in einer Prototyp-Anlage der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln verwendet werden, doch sind dann höhere Arbeitstemperaturen notwendig. Temperaturen bis zu 130ºC können verwendet werden.
3. Die abgehende Schwefeldioxid-Konzentration hängt ab von:
1. Dem pH-Wert: Ein niedriger pH-Wert ergibt bei sonst gleichen Bedingungen geringere Schwefeldioxidgehalte.
2. Der Temperatur: Höhere Temperaturen ergeben geringere Schwefeldioxidgehalte bei sonst gleichen Bedingungen.

BEISPIEL 6

Typische, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kolonne mit rotierenden Kegeln arbeitende Entgeistungsverfahren sind wie folgt:

A. Wein mit niedrigem Alkoholgehalt (weniger als 0,1% v/v).

1. Entfernung des Aroma-Extrakts vom Traubensaft unter Verwendung einer Wiedergewinnungsanlage mit Kolonne mit rotierenden Kegeln; Lagerung.
2. Einstellung des gewünschten Säuregrads im extrahierten Traubensaft.
3. Fermentierung des extrahierten Traubensafts zu Wein.
4. Entfernung des Alkohols mit Hilfe der Kolonne mit rotierenden Kegeln.
5. Wiederzugabe des Aroma-Extrakts von Punkt 1.
6. Beimischung des ursprünglichen Traubensaft, um den gewünschten Grad von Süßigkeit zu erhalten.

B. Wein mit verringertem Alkoholgehalt, Methode 1

1. Wein mit niedrigem Alkoholgehalt wie bei A. herstellen.
2. Wiederzugabe des während der Entgeistung von der Vakuumpumpe gesammelten Geschmacksstoffextrakts mit Alkohol, um den gewünschten Alkoholgehalt zu erzielen.

C. Wein mit verringertem Alkoholgehalt, Methode 2

1. Wein mit niedrigem Alkoholgehalt wie bei A. herstellen.
2. Vermischung mit Wein normaler Stärke, um den gewünschten Alkoholgehalt zu erzielen.

D. Wein mit verringertem Alkoholgehalt, Methode 3

1. Entfernung des Aroma-Extrakts vom Traubensaft unter Verwendung einer Wiedergewinnungsanlage mit Kolonne mit rotierenden Kegeln.
2. Einstellung des gewünschten Säuregrads im extrahierten Traubensaft.
3. Teilweise Fermentierung des extrahierten Traubensafts.
4. Abbruch der Fermentierung bei dem Grad von Süßigkeit, der dazu ausreicht, den gewünschten Alkoholgehalt bei Wiederaufnahme der Fermentierung zu ergeben.
5. Entfernung des Alkohols mit Hilfe der Kolonne mit rotierenden Kegeln.
6. Fermentierung zu Ende führen.
7. Wiederzugabe des Aroma-Extrakts von Punkt 1.
8. Versüßung des ursprünglichen Traubensafts auf den gewünschten Süßegrad.
Typische Arbeitsbedingungen der Kolonne mit rotierenden Kegeln bei der Entgeistung sind in Tabelle 11 aufgeführt:

TABELLE 11

Konzentration des Ausgangsprodukts 10% v/v
Durchflußgeschwindigkeit des Produkts 1500 l/h
Betriebstemperatur 75ºC
Arbeitsdruck -20 kPa
Konzentration des abgehenden Produkts weniger als 0,1% v/v
Alkoholgehalt 55% v/v

Bemerkungen:

1. Die Betriebstemperatur hängt vom Arbeitsdruck ab. Erniedrigung der Temperatur ist möglich, um bei Bedarf Schädigungen gewisser Produkte durch Wärme zu vermeiden.
2. Die Durchflußgeschwindigkeit hängt von der Konzentration des abgehenden Produkts ab, z. B. wird für 4,0% v/v die Durchflußgeschwindigkeit auf 4500 l/h erhöht.
3. Der Alkoholgehalt kann auf 85% erhöht werden, indem ein Teil des oberen Abschnitts der Kolonne mit rotierenden Kegeln für weitere Rektifizierung verwendet wird.

Claims

1. Eine im Gegenstrombetrieb arbeitende Kontaktierungsvorrichtung mit einem Gehäuse (7, 60), das eine senkrechte Längsachse hat;

einer drehbaren, mindestens teilweise im Gehäuse (7, 60) untergebrachten Welle (2), die sich in Längsrichtung erstreckt;

mindestens einem auf der Welle (2) innerhalb des Gehäuses (7, 60) befestigten umgekehrten Kegel, der mindestens eine sich in Radialrichtung von der Welle (2) nach außen erstreckende, am Kegel (3) angebrachte, und sich nach unten vom Kegel (3) weg erstreckende Leitplatte (4) aufweist, um eine abgelegene Leitplatten-Endkante zu schaffen;

wobei das Gehäuse (7, 60) eine erste untere kegelstumpfförmige Fläche (5) aufweist, über die Flüssigkeit laufen kann und die sich von der Innenwand desselben nach innen erstreckt und so angebracht ist, daß sie dicht neben der abgelegenen Eckkante gelegen ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Welle (2) in Vertikalrichtung in Bezug auf das Gehäuse (7, 60) verstellbar (100) ist.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, worin ein Motor (50) an die Welle (2) zu deren Drehung angekoppelt ist;

das Gehäuse (7, 60) Einrichtungen zum Umlauf der durch die Vorrichtung (65) durchgehenden Flüssigkeit von mindestens einer dem Gehäuse (7, 60) zugeordneten Flüssigkeitsauslaßöffnung (63) bis etwa oberhalb der ersten unteren kegelstumpfförmigen Oberfläche (5) durch mindestens einen Flüssigkeitseinlaß (64) in das Gehäuse (7, 60) betriebsmäßig angeschlossen hat und die Einrichtungen zum Umlauf der Flüssigkeit Einrichtungen zum Aufheizen der Flüssigkeit (66) vor deren Wiedereinleitung in das Gehäuse (7, 60) umfassen;

eine zweite untere kegelstumpfförmigen Fläche (5) und mindestens zwei obere kegelstumpfförmigen Flächen (62) oberhalb des Flüssigkeitseinlaß vorgesehen sind, und worin der Abstand (102) zwischen den unteren kegelstumpfförmigen Oberflächen (5, 103) größer ist als der Abstand zwischen den oberen kegelstumpfförmigen Oberflächen (62) oberhalb des Flüssigkeitseinlaß, um ein erhöhtes Strömungsvolumen der Flüssigkeit über die unteren kegelstumpfförmigen Oberflächen (5, 103) im Vergleich mit dem Strömungsvolumen der Flüssigkeit über die oberen kegelstumpfförmigen Oberflächen (62) zu erzielen, um damit der Überflutung der Vorrichtung durch die in die Vorrichtung mit den Einrichtungen zur Wiedereinleitung von Flüssigkeit zurückgeführten Flüssigkeit abzuhelfen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die abgelegene Eckkante der Leitplatte und die erste untere kegelstumpfförmige Fläche (5) in Radialrichtung nach außen konvergieren, wodurch die Grenze im wesentlichen parallel einer Oberfläche (8) der Flüssigkeit verläuft, die über die erste untere kegelstumpfförmige Fläche fließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin mehr als einer der besagten Kegel angebracht ist und worin für jeden Kegel eine kegelstumpfförmige Oberfläche vorliegt, über die Flüssigkeit fließen kann und die sich von der Innwandung des Gehäuses (7) aus nach innen erstreckt und so angebracht ist, daß sie dicht an der abgelegenen Kante gelegen ist und in Bezug auf diese einstellbar ist durch die besagte relative Verstellung, um eine wählbaren Abstand zu schaffen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, worin das Gehäuse (60) abgedichtet und betriebsmäßig an Einrichtungen zur Rückführung eines Gases bzw. Dampfs durch die Vorrichtung (69) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, worin das Gehäuse (20) abgedichtet ist und an das Gehäuse betriebsmäßig Vakuum-Pumpeinrichtungen (25) angeschlossen sind, um den Gas- bzw. Dampfdruck in der Vorrichtung zu verringern und um damit die Abtrennung und den Wirkungsgrad der Abtrennung mindestens einer ausgewählten flüchtigen Komponente aus einer durch die Vorrichtung fließenden Flüssigkeit zu erhöhen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, worin das Gehäuse abgedichtet ist und an das Gehäuse betriebsmäßig Vakuum-Pumpeinrichtungen angeschlossen sind, um Gas und Dampf durch die Vorrichtung zu pumpen, um die Durchflußgeschwindigkeit des Gases und Dampfs durch die Vorrichtung zu erhöhen und um damit die Abtrennung und den Wirkungsgrad der Abtrennung mindestens einer ausgewählten flüchtigen Komponente aus einer durch die Vorrichtung fließenden Flüssigkeit zu erhöhen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, worin die obere Oberfläche der kegelstumpfförmigen Fläche oder Flächen mindestens eine Flüssigkeitsablenkplatte in der Nähe der abgelegenen Eckkante und bis zu dieser hin aufweist, um eine spiralförmige Strömung der über diese kegelstumpfförmige Oberfläche oder Oberflächen laufenden Flüssigkeit in eine in eine ausgewählte Richtung fließende Flüssigkeit zu verändern, wobei die ausgewählte Richtung eine auf die abgelegene Eckkante weisende Strömungskomponente hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, mit mindestens einer Öffnung in der kegelstumpfförmigen Oberfläche oder den kegelstumpfförmigen Oberflächen neben der mindestens einen Flüssigkeitsablenkplatte, um mindestens einen Teil der in der besagten ausgewählten Richtung fließenden Flüssigkeit durch die kegelstumpfförmige Oberfläche ablaufen zu lassen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, worin die unteren Oberflächen der kegelstumpfförmigen Fläche oder Flächen mindestens eine von ihnen ausgehende Gasablenkplatte aufweisen, um Fließen des in der Nähe der unteren Oberfläche strömenden Gases in einer ausgewählten Richtung hervorzurufen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, worin die Vorrichtung an eine Flüssigkeitseinlaßleitung (42) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, worin eine Heizeinrichtung (52) betriebsmäßig an die Vorrichtung angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, worin ein Verflüssiger (71) betriebsmäßig an die Vorrichtung angeschlossen ist.

14. Verfahren zur Entfernung flüchtiger Komponenten aus Flüssigkeiten, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

Durchleiten der Flüssigkeit durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 12,

Erwärmen der Flüssigkeit in der Vorrichtung bis zur Abtrenntemperatur der flüchtigen Komponente, und Entfernung der flüchtigen Komponente in der Dampfphase.

15. Verfahren nach Anspruch 14, worin die flüchtige Komponente in der Dampfphase in einem Verflüssiger nach Entfernung von der Flüssigkeit kondensiert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, worin die Flüssigkeit Bier ist und die flüchtige Komponente Alkohol enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, worin die Flüssigkeit Wein ist und die flüchtige Komponente Alkohol enthält.

18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, worin die Flüssigkeit Fruchtsaft ist und die flüchtige Komponente Aroma- und Geschmacksstoffe enthält.

19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, worin die flüchtige Komponente Schwefeldioxid enthält.