DE401444C - Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten, und zwar hauptsächlich solcher Flüssigkeiten, 5 deren organische Bestandteile durch eine längere Zeit dauernde hohe Erwärmung ungünstig beeinflußt werden. In erster Linie ist die Erfindung zum Alkohorfreimachen von Bier bestimmt, ist aber in gleicher Weise anwendbar zur Behandlung anderer Flüssigkeiten, z. B. solcher, die bei Erhitzung bis zur Siedetemperatur unter atmosphärischem Druck oder im Vakuum zu schäumen pflegen. Es ist bereits vorgeschlagen, Flüssigkeiten dieser Art zum Eindampfen in einen von außen beheizten Zylinder der Einwirkung der Zentrifugalkraft zu unterwerfen, so daß «ich die Flüssigkeit in dünner Schicht über die Innenwand dieses Zylinders verteilt, der an dem einen, gewöhnlich oberen Ende einen Einlaß für die zu behandelnde Flüssigkeit und einen Auslaß für die Dämpfe, am anderen Ende einen Auslaß für die eingedampfte Flüssigkeit aufweist. Hierbei hat aber die Abführung der sich entwickelnden Dämpfe Schwierigkeiten verursacht. Gewöhnlich hat man diese Dämpfe durch den ganzen Zylinder nach oben abgeleitet, wobei sie dauernd in Berührung mit der Flüssigkeit blieben, so daß die Flüssigkeit die Dämpfe teilweise wieder aufnehmen konnte. Andrerseits hat man auch vorgeschlagen, die Dämpfe durch ein umständliches Rohrsystem abzuführen.

Die Erfindung beseitigt die bisher mit der Abführung der Dämpfe verbundenen Schwierigkeiten dadurch, daß die Dämpfe aus dem Verdampfungszylinder, der als Ringraum ausgebildet ist, durch eine Mehrzahl über die innere Abschlußwand des Verdampfungszylinders verteilter· öffnungen zunächst aus diesem Zylinder heraus und dann in der Richtung der Achse des Zylinders bzw. der Zentrifugiervorrichtung abgeführt werden. ⁴S Dadurch wird es unmöglich, daß sich die Dämpfe wieder mit der Flüssigkeit mischen können; die sich entwickelnden Dämpfe entweichen aus dem Verdampfungszylinder fast im Augenblick der Entstehung und werden dann, ohne auf ein Hindernis zu treffen, glatt entfernt.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, und zwar ist

Abb. ι senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung.

Die Abb. 2 und 3 sind wagerechte Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der Abb. 1.

Der Verdampfungsraum 17 wird von einer zylindrischen Wand 16 eingeschlossen, die zweckmäßig aus Kupfer oder irgendeinem anderen ähnlichen Material besteht, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Auf dem oberen Ende des Verdampfungsraumes ist ein Deckel angeordnet, der in der Mitte einen Dom 18 von zweckmäßig zylindrischer Form und außerdem einen ringförmigen Flansch 19 trägt, der an dem unteren Ende des Domes sich ansetzt und an seiner Außenkante mit dem oberen Ende der Wand 16 des Verdampfungsraumes verbunden ist. Das untere Ende dieses Raumes ist durch eine Platte 20 unten geschlossen, die an dem unteren Ende der Wand 16 befestigt ist und von einem Gestell 21 von beliebiger Bauart getragen wird.

Außen wird der Verdampfungsraum von einem Zylinder 22 eingeschlossen, der von der Wand 16 durch einen Zwischenraum 23 getrennt ist, in welchen Dampf oder ein anderes Heizmittel zur Beheizung des Ver dampf,ungsraumes eingelassen werden kann. Das Kondensationswasser wird aus dem unteren Ende des Heizmantels durch ein Auslaßrohr 27 abgezogen, das ein Knie 28 aufweist, um den Austritt von Dampf an dieser Stelle zu verhindern.

Dämpfe, die sich aus dem Bier oder der jeweils behandelten Flüssigkeit abscheiden, werden aus dem Dom 18 durch ein Abdampfrohr 29 abgeführt, welch letzteres zu einer Absaugevorrichtung von irgendeiner beliebigen Bauart führt, die einen Unterdruck in der Scheidekammer erzeugen kann. Man kann natürlich diese abgesaugten Dämpfe kondensieren und in beliebiger Weise weiter ausnutzen.

Innerhalb des Verdampfungsraumes ist eine hohle zylindrische Trommel 50 angeordnet, die sich um eine senkrechte Achse dreht., welche mit der Achse der Vorrichtung zusammenfällt. An ihrem oberen Ende geht diese Trommel bis in den Dom 18, derart, daß dieser Dom direkt mit dem Innern der Trommel, jedoch nicht mit dem ringförmigen Verdampfungsraum 17, in Verbindung steht. Das obere Ende der Trommel ist mit einem Gestell 32 ausgestattet, das mit dem unteren Ende einer senkrechten Welle 33 verbunden ist, die in einem Lager 34 an dem oberen Ende des Domes 18 drehbar ist.

Das untere Ende der Trommel ist mit einer Platte 3 5 abgeschlossen, und diese sitztauf dem

oberen Ende einer senkrechten Welle 36, die an ihrem unteren Ende in einem Stehlager 37 in dem Gestell 21 gelagert ist. Die Trommel und die mit ihr verbundenen Teile können in irgendeiner beliebigen Weise eine Drehbewegung erhalten, z. B., wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, mit Hilfe einer Triebwelle 38, die wagerecht in geeigneten Lagern an dem Gestell untergebracht ist und durch ein Kegelrad 39 mit einem auf der Welle 36 aufgekeilten Kegelrad 40 in Verbindung steht. Die zu konzentrierende oder entalkoholisierende Flüssigkeit wird in den Verdampfungsraum in beliebiger Weise, z. B. durch ein Zuleitungsrohr 41 - eingeführt, das an dem Ausflußende mit dem Flansch 19 verbunden ist und sich in den oberen Teil des Raumes 17 öffnet.

Die Trommel 50 ist zweckmäßig aus einer Mehrzahl von gußeisernen Schüssen zusammengesetzt, die stumpf gegeneinander angesetzt und durch Schrauben o. dgl. miteinander verbunden sind. Jeder dieser Teile, mit Ausnahme des obersten, ist mit einer Mehrzahl von radialen Öffnungen 51 ausgestattet, welche das Innere der Trommel mit dem Ringraum zwischen der Trommel und der Wand 16 verbinden, so daß also das obere Ende des Verdampfungsraumes einen Raum bildet, der nicht direkt mit dem Innern der Trommel verbunden ist und also auch nicht in der Strömungsrichtung des Dampfes liegt.

Außen trägt die. Trommel eine Mehrzahl

von Schaufeln 52 o. dgl., und zwar zweckmäßig vier, die sich über die .ganze Länge oder doch annähernd über die ganze Länge der Trommel erstrecken und mit ihren Außenkanten ungefähr nur I¹J₂ mm von der Innenseite der Wand 16 abstehen bzw. umlaufen.

Die untere Abschlußplatte 20 der Scheidekammer hat einen Hohlraum 47, der eine untere Verlängerung des Verdampfungsraumes · bildet und mit einer Rohrleitung 48 verbunden ist.

Der Auslaß 100 an dem unteren Ende des Verdampfungsraumes 17, der mit dem Ableitungsrohr 48 in Verbindung steht, ist mit Vorrichtungen ausgestattet, durch welche die Stärke der Flüssigkeitsanhäufungen, die sich an der Innenseite des Verdampfungsraumes bilden, geregelt werden kann, um so ein abwechselndes Anhäufen und Schichtenbilden der Flüssigkeit unter der Einwirkung der ! Schaufeln an der Wand des Raumes 17 in !

ihrer ganzen Länge zu sichern und dadurch ; dem Charakter der Flüssigkeit nachzugeben, die behandelt wird. Eine solche Vorrichtung (Abb. ι) besteht aus einem radial beweglichen ! Rohrstutzen 101, der an der Außenseite ein Schraubengewinde aufweist, mit denr er in ein Innengewinde in dem Auslaß der Scheide- ; vorrichtung einfaßt. Die Linie, nach welcher die Flüssigkeit aus der Scheidekammer ent- ^%■e■icht, wird durch die Stellung des inneren Endes dieses Regulierstutzens bestimmt, so daß durch Einstellung des Stutzens entweder nach oder von dem Mittelpunkt der Vorrichtung die Stärke der Flüssigkeitsanhäufung, vor den Schaufeln bestimmt werden kann.

Die Drehung des Regulierstutzens zu seiner Bewegung in bezug auf die Wand der Scheidekammer kann durch eine Stange 102 erfolgen, die durch die Bodenplatte 20 hindurchgeht und mit einem Handgriff 103 ausgestattet ist. - -

Zum Eindampfen oder Alkoholfreimachen wird die Flüssigkeit, z.B. Bier, in das obere Ende des Verdampfungsraumes eingelassen, der von außen beheizt wird. Die Flüssigkeit unterliegt sofort der auf sie einwirkenden Zentrifugalkraft der umlaufenden Schaufeln 52, wodurch die Flüssigkeit die Form eines röhrenförmigen Stromes erhält und sich gegen die Innenseite der Wand 16 legt und allmählich von dem Zuführungsrohr 41 am oberen Ende nach* dem Abführungsrohr 48 an dem Boden der Vorrichtung heruntergeht. ■

Während dieses Herabströmens von dem Einlaß zum Auslaß wirkt die Zentrifugalkraft der Schaufeln auf die Flüssigkeit derart, daß sich Schichten von Flüssigkeit 101 und Anhäufungen 100 dieser Flüssigkeit miteinander abwechselnd in der Richtung des Umfanges um die Achse der Trommel bilden, wie dies schematisch in Abb. 3 dargestellt ist. Die Flüssigkeitsmassen 100 laufen vor den Schaufeln und stehen unter dem Druck der letzteren, so daß also die Bildung von Schaum verhindert wird. DieZwischenräume zwischen den Außenkanten der Schaufeln und der erhitzten Wand 16 ermöglichen, daß Teile der Flüssigkeit der Einwirkung der Schaufeln sich entziehen und dünne Schichten 101 sich hinter den Schaufeln bilden, und zwar bis zu der Flüssigkeitsanhäufung oder Masse vor der nächsten Schaufel. Die dünne Schichten bildende Flüssigkeit wird also von dem Druck dieser Schaufeln entlastet und infolge der Berührung mit der erhitzten Wand 16 einer schnellen Verdampfung unterworfen. Der nicht verdampfende Teil dieser Flüssigkeitsschicht, der zeitweilig von dem Druck der einen Schaufel befreit war, wird dann aufgenommen und gelangt in die nächste Flüssig-, keitsanhäufung, die vor "der folgenden Schaufei sich bildet, und wird dann wieder unter Druck gesetzt. Alle Teile der Flüssigkeit sind also schnell und abwechselnd Druck ausgesetzt und wieder von dem Druck befreit, so daß eine Konzentration der Flüssigkeit in kurzer Zeit erfolgt und eine verhältnismäßig große Menge Flüssigkeit von dem Augen-

blick, in welchem sie in die Vorrichtung eintritt, bis zu dem Augenblick, in dem sie sie verläßt, behandelt werden kann.

Angenommen, die Schaufeln haben einen Durchmesser von ungefähr 30 cm und laufen mit einer Geschwindigkeit von 400 Umdrehungen pro Minute um, würde der Druck, der durch die Zentrifugalkraft erzeugt wird, mehr als genügend sein, um die Wirkung eines Vakuums von ungefähr 50 mm Wassersäule, das durch einen angeschlossenen Kondensator und die Vakuumpumpe erzeugt wird, auszugleichen, so daß die Flüssigkeit auf einer Temperatur gehalten wird, die höher ist als die, welche sie unter atmosphärischem Druck haben würde, so daß also dadurch ihr Siedepunkt über ioo° C gesteigert wird. Infolgedessen, wenn die von außen einwirkende Hitze auf die Wand 16 unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegt, so kann die Flüssigkeit nicht unter dem Druck, der durch die Zentrifugalkraft auf sie ausgeübt wird, zum Sieden gebracht werden.

Wenn die Schaufeln mit einer ,Geschwindigkeit von 400 Umdrehungen pro Minute umlaufen, so ist die Zeit zwischen dem Druck auf die Flüssigkeit und dem Aufhören des Druckes ungefähr ¹Z₂₅ einer Sekunde. Diese abwechselnde Wirkung ermöglicht es, der Flüssigkeit eine so erhebliche Wärmemenge zuzuführen, daß die alkoholischen Bestandteile sich schnell verflüchtigen, ohne daß dadurch ein schädlicher Einfluß auf die Flüssigkeit, die behandelt wird, ausgeübt werden kann.

Infolge der Tatsache, daß die an den Kanten der Schaufeln unter Druck gehaltenen Flüssigkeitsteile nicht den Siedepunkt erreichen können, ergibt es sich, daß die Flüssigkeit nicht schäumen kann. Ferner sind die Zeitzwischenräume, während welcher die Flüssigkeit jeder Schaufel entweicht, also ins Kochen geraten könnte, so kurz, daß die Neigung zum Schäumen sich nicht entwickeln kann, da der Schaum vorher schon zerstört oder zerteilt wäre.

Der oben in die Vorrichtung eintretende Flüssigkeitsstrom hat die Neigung, zu schäumen, und zwar hauptsächlich wegen seines Gehaltes an Kohlensäure, die unter atmosphärischem Druck absorbiert bleibt, jedoch frei wird, wenn die Flüssigkeit einem teilweisen Vakuum ausgesetzt ist. Dieser Schaum kann jedoch nicht in den Dampf strom gelangen, bevor die Flüssigkeit unter den Druck der Zentrifugalkraft gelangt, weil nämlich der obere Teil der drehbaren Trommel nicht durchbrochen ist, so daß sich hier eine praktisch vollkommen geschlossene Kammer am oberen Ende der Scheidekammer bildet, in der keine hindurchströmenden Dämpfe enthalten sind.

Selbstverständfich sollte die zu behandelnde Flüssigkeit soweit wie möglich von Kohlensäure frei sein, da die letztere nicht kondensiert und infolgedessen die Vorrichtung nur im Verhältnis zu ihrer Menge belastet.

Wenn man ein Vakuum von ungefähr 45 bis mm Wassersäule aufrechterhält und eine Temperatur von .ungefähr 92⁰ C an der Außenseite der drehbaren Trommel hat und die Schaufeln mit einer Geschwindigkeit von Umdrehungen pro Minute umlaufen, die Trommel selbst ungefähr 30 cm Durchmesser hat und vielleicht 4 m lang ist, so kann der Alkohol, der in dem Bier in einer Menge von 2,6 Prozent vorhanden ist, bis auf 0,2 Prozent mit einer Leistung von ungefähr 32001 pro Stunde und einer Verdampfung von ungefähr 25 Prozent herabgesetzt werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   r. Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten, bei welchem die Flüssigkeit mechanisch einer Zentrifugalkraft an der Innenwand eines von außen beheizten Zylinders ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe in Richtung der Achse des die Zentrifugalkraft erzeugenden Mittels von mehreren verschieden angeordneten Stellen der Länge des Verdampfungszylinders abgeführt werden.
2. 2. Eine Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten, bei der ein von außen beheizter Zylinder an dem einen Ende mit einem Einlaß für die rohe Flüssigkeit und einem Auslaß für die eingedickte Flüssigkeit versehen ist und eine drehbare Trommel aufnimmt, die außen Schaufeln oder Flügel trägt, die dicht an der Innenwand des Zylinders umlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Trommel

   (50) an dem einen Ende mit dem Dampfauslaß (29) verbunden ist und an verschiedenen Stellen ihrer Länge öffnungen

   (51) aufweist, um eine Verbindung zwischen dem Zylinder (16) und dem Dampfauslaß (29) herzustellen.
3. 3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Trommel (50) in ihrem unteren Teil mit öffnungen (51) ausgerüstet, in ihrem oberen Teil aber nicht durchbrochen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.