DE834945C - Verfahren zum Ausfrieren von Kristallen aus einer Fluessigkeit, insbesondere zum Ausfrieren einer Komponente aus Loesungen und nachfolgender Trennung von Kristallen und Fluessigkeit - Google Patents

Description

• Verfahren zum Ausfrieren von Kristallen aus einer Flüssigkeit, insbesondere zum Ausfrieren einer Komponente aus Lösungen und nachfolgender Trennung von Kristallen und Flüssigkeit Zum Ausfrieren von Kristallen, insbesondere aus Lösungen zum Zweck des Abscheidens einer Komponente, werden in der Technik sog. Kratzkühler verwettdct. Dies sind Apparate, bestehend aus Rohren, die außen entweder durch verdampfendes Kältemittel oder durch eine Sole gekühlt werden und an deren inneren Wandungen sich die Kristalle abscheiden. Diese werden dann durch rotierende Schabemesser von den Wandungen abgekratzt und verlassen zusammen mit der restlichen Lösung den Kratzkühler.
• Bei Eindicken von Fruchtsäften ist es auch schon vorgeschlagen \Borden, das Ausfrieren durch innen gekühlte Walzen zu bewirken, die in den einzudickenden Fruchtsaft tauchen oder auf die der Fruchtsaft durch Düsen aufgespritzt wird. Die gefrorenen Kristalle bilden ein Gerüst, in dessen Poren sich die konzentrierte Lösung befindet. Durch Messer wird die aufgefrorene Menge von den Walzen abgeschabt. Bei diesen Vorgängen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Ausfrieren in mehreren Temperaturstufen auszuführen, und es sind Vorrichtungen vorgeschlagen worden, derartige Walzen mit Hilfe verschiedener Kammern auf verschiedenen Gefriertemperaturen zu halten, in der Weise, daß die Temperatur um so tiefer wird, je weiter der Gefriervorgang fortgeschritten ist.
• Bei allen diesen Verfahren ist es zur Steigerung der Ausbeute von großer Wichtigkeit, eine mögliehst weitgehende Trennung der Kristalle von der restlichen Lösung zu bewirken. Im Zusammenhang mit Kratzkühlern hat man gewöhnlich Nutschen oder Zentrifugen verwendet, die als gesonderte Apparate dem Kratzkühler nachgeschaltet werden. Im Zusammenhang mit den Gefrierwalzen hat man insbesondere zum Trennen Apparate verwendet, in welchen durch eine Schnecke nach Art der bekannten Fleischwölfe die Kristalle unter starkem Druck aus der Trennapparatur herausgepreßt werden. Dabei wird das Kristallgerüst gleichsam wie ein nasser Schwamm ausgedrückt, und die Flüssigkeit kann seitlich durch dünne Löcher, die einen Durchtritt der Kristalle nicht gestatten, austreten.
• Aus den Ausführungen geht hervor, daß der gesamte Vorgang in zwei Teile zerfällt, einmal das Ausfrieren und dann das Trennen. Die erwähnten Trennapparate sind außerordentlich teuer. Auch der Walzenapparat zum Ausfrieren ist außerordentlich kostspielig, da die Zuführung des Kühlmittels in die einzelnen rotierenden Kammern der Walze recht verwickelte konstruktive Maßnahmen erfordert. An den Verbindungsstellen der festen Leitungen mit der beweglichen Walze treten zudem oft Undichtigkeiten auf, die schwer zu beheben sind.
• Die vorliegende Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, die thermodynamischen Vorteile der mit verschiedenen Temperaturstufen arbeitenden Walze mit der einfacheren Bauart des Kratzkühlers zu verbinden und andererseits durch eine Kombination von Gefrier- und Trennapparat die Kosten der Gesamtanlage ganz wesentlich zu senken. Dies geschieht gemäß der Erfindung in der Weise, dab man zum Ausfrieren einer Komponente aus I_visungen und nachfolgender Trennung von Kristallen und Flüssigkeit in einem an sich bekannten Kratzkühler, der jedoch mit konisch verjüngtem Austrittsende versehen ist, eine sich vorschiehende Flüssigkeit in Stufen zunehmend kühlt, die abgeschiedenen Kristalle ständig durch einen rotierenden Kratzer entfernt, gegen den Austritt vorschiebt und im konisch verjüngten Rohrende durch Schneckenradpressung von der anhaftenden konzentrierten Lösung trennt und durch düsenartige Löcher am Rohrende ausstößt. Auf diese Weise wird die bisher übliche Trennung von Gefrier- und Trennapparat vermieden und ein einheitlicher Apparat geschaffen, in dem Gefrier- und Trennverfahren zügig hintereinander ausgeführt werden können.
• Die Schabevorrichtung wird gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß die Schabemesser der Kratzeinrichtung durchgehend schraubenförmig ausgebildet sind, dergestalt, daß mindestens vom Beginn des konischen Rohrteiles ab die Schnecke sich in radialer Richtung von der Welle bis an die Rohrwand erstreckt. Es handelt sich dabei also um eine Schnecke, wie sie auch in den sog. Fleischwölfen Verwendung findet. Der restliche Teil der Schabeeinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem oder mehreren schneckenförmig gewickelten Schabebändern, die sich in radialer Richtung nicht bis auf die Welle erstrecken.

  Das Ausfrieren der Kristalle in mehreren Tem-

  peraturstufen wird gcmäl@ clcr l@'rfindung unter

  wesentlicher Vereinfachung der Konstruktion von

  den Walzenapparaten auf den Kratzkühler über-

  tragen. Die Ummantelung des Kratzkühlers wird

  zu diesem Zweck in zwei oder mehr Abteilungen

  geteilt, in denen durch entsprechende Kühlmittel

  verschiedene Temperaturen aufrechterhalten «-erden,

  und zwar in der Weise, daß die Temperatur um so

  tiefer wird, je näher man der "Trennvorrichtung

  rückt, wobei in Richtung des Rohrendes bzw. der

  tieferen Temperatur die Zahl der parallel gc-

  wickelten schraubenförmigen Schneckenbänder der

  Kratzeinrichtung ansteigt.

  Erfindungsgemäß kann die Anordnung so ge-

  troffen werden, daß der Apparat gegen die Hori-

  zontale geneigt angeordnet wird, zweckmäßig so,

  daß der Eintritt der Löstnig au dem tiefer ge-

  legenen Ende stattfindet. Man geht dann ain besten

  so vor, daß man mit Hilfe einer mit t-berlauf ver-

  sehenen Füllvorrichtung bei der Verwendung v;in

  zwei Temperaturstufen den Flüssigkeitsstand inner-

  halb des Apparates so hält, dali das Niveau der

  Flüssigkeit etwa auf der Grenze der beiden Tem-

  peraturzonen liegt, so daß in der Zone höherer

  Temperatur im wesentlichen das Ausfrieren, in

  der Zone tieferer Temperatur im wesentlichen ein

  Unterkühlen der Kristalle stattfindet. Zweck-

  mäl3igerweise wird man dabei die Anordnung der

  schneckenförmigen Schabchändcr so «vählen, d@tli

  die Zahl der parallel gc\tickcltctt Bänder inner-

  halb des nicht konischen Teils tini so -rößer wird;

  je weiter man sich dein konischct Teil`näliert. Ins-

  besondere kann bcispiels«cisc bei zwei Tem-

  peraturzonen in der ersten Zone liölicrcr "Temperatur

  ein Band, in der zweiten Zone tieferer Temperatur.

  dagegen zwei parallel gewundene Bänder vor-

  handen sein.

  Sind die Kristalle schwerer als die Lösung,

  sinken sie also in der Lösung unter, so kann unter

  Umständen eine entgegengesetzte Neigung des

  Apparates zweckmäßig sein.

  Die Figur zeigt das Verfahren und eine geeignete

  Apparatur am Beispiel der Eindickung eines Frucht-

  saftes. In der Figur ist mit t der nicht konische

  und mit 2 der konische Teil des Apparates be-

  zeichnet. Der Apparat ist außcti mit den ring-

  förmigen Kammern 3 und 4 umgeben, die von

  Kühlmitteln durchströmt «-erdelf. Durch Rohr 5

  tritt das wärmere Kühlmittel, z. B. eine Sole, ein

  und verläßt die Kammer 3 durch Rohr 6. Durch

  Rohr 7 tritt das kältere Kühlinittcl ein und vcrläl;:t

  Kammer 4 durch Rohr B. Mit y ist die Welle des

  Apparates bezeichnet, die an den Stellen t o und t t

  gelagert ist und beispielsweise über ein geeignetes

  Getriebe 12 von einem nicht eifigezeiclinetetl

  Elektromotor angetrieben wird. In dem in der

  Figur links befindlichen Teil höherer Temperatur

  im Bereich der Kammer 3 ist ein Schabeband 13

  als Schnecke vorgesehen. In der Zone tieferer

  Temperatur, d. h. im Bereich der Kammer 4 ist

  noch ein zweites Band 14 dazu parallel gewickelt.

  Im konischen Teil ist die Schnecke 15 bis auf die

  Welle heruntergeführt. Der Fruchtsaft wird über den Trichter 16 aufgegeben, so daß der Saft in der gesamten Apparatur nicht höher stehen kann als es dem oberen Rand des Trichters 16 entspricht. Im Bereich der Kammer 3 findet also im wesentlichen das Ausfrieren statt. Im Bereich der Kammer ,4 werden die Kristalle, an denen noch viel Lösung haftet, unter weiterer Temperatursenkung bis an den Anfang des konischen Teils geschneckt, wo sie schließlich von der bis auf die Welle reichenden Schnecke erfaßt und in den konischen Teil des Apparates gepreßt werden. Der an den Kristallen noch haftende Saft kann den konischen Teil durch dünne Öffnungen 1 8 verlassen und läuft durch das Rohr 17 in den Behälter 19 ab. Das Eis wird durch die Öffnungen 2o aus dem Apparat herausgepreßt und fällt in den Behälter 21.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Ausfrieren von Kristallen aus einer Flüssigkeit, insbesondere zum Ausfrieren einer Komponente aus Lösungen mit nachfolgender Trennung von Kristallen und Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an sich bekannten Kratzkühler, der jedoch mit konisch verjüngtem Austrittsende versehen ist, eine sich vorschiebende Flüssigkeit in Stufen zunehmend gekühlt, die abgeschiedenen Kristalle ständig durch einen rotierenden Kratzer entfernt, gegen den Austritt vorgeschoben und im konisch verjüngten Rohrende durch Schneckenradpressung von der anhaftenden konzentrierten Lösung getrennt und durch düsenartige Löcher am Rohrende ausgestoßen werden.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabemesser der Kratzeinrichtung durchgehend schraubenförmig ausgebildet sind, dergestalt, d aß mindestens vom Beginn des konischen Rohrteils ab die Schnecke sich in radialer Richtung von der Welle bis zur inneren Rohrwand erstreckt, während innerhalb des nicht konischen Rohrteils lediglich Schneckenbänder zur Anwendung kommen.
3. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei Kühlstufen mit in Richtung des Rohrendes bzw. der tieferen Temperatur steigender Zahl der parallel gewickelten schraubenförmigen Schneckenbänder der Kratzeinrichtung. q.
4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schabewelle gegen die Horizontale geneigt ist.
5. 5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsseite des Gemisches tiefer liegt als die Austrittsseite.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine beispielsweise trichterförmig ausgebildete und mit einem Überlauf versehene Einfüllvorrichtung, derart, daß der Stand der Flüssigkeit etwa in Höhe der Grenzen zweier Temperaturbereiche gehalten werden kann.