DE967006C - Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Milch und anderen Emulsionen, Suspensionen oder aehnlichen Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von MiIch und anderen Emulsionen, Suspensionen oder ähnlichen Flüssigkeiten Beim Eindampfen von MiIdh und anderen, insbesonderte eiwißhaltigen Flüssigkeiten, z. B. Maisquellwasser oder ähnlidien Emulsionen oder Suspensionen, die keine echten Lösungen darstellen, treten pastenförmige Ansätze an den heizflächen auf. Sie wachsen so sdtrnell, daß schon. nach wenigen Studen der Eindampfbetrieb durch schlechten Wärmeübergang gestprt wird und eine Reinigung der Eindampfapparate notwendig ist.
• Die Einigung ist zeitraubend und umständlich, da die Ansätze so fest haften, daß sie sich nur durch mechanische Mittel:, z. B. Abbürsten, entfernen lassen und nicht durch einfaches Ausspülen beseitigt werden können. Auch ein Auflösen der Ansätze ist nicht möglich. Die Ansatzbildung ist unabhängig von der Eindampftemperatur und tritt auch bei niedrigen Eindampftemperaturen von z. B. 300 C in Erscheinung. Sie wurde sowohl bei Eindampfapparaten mit heizröhrensystem als auch mit Plattensystem beobachtet und ließ sich auch nicht dadurch beseitigen, daß man z. B. beim Milcheindampfen die Mich mittels Pumpe durch eine Plattenbeizzystem und einen von dem Plattensystem getrennten Verdampfer umlaufen ließ.
• Eis wurde nun festgestellt, daß insbesondere die Schaumbildung, die durch Ausscheidung gelöster Gase und Dampf schon durch Entspannung, wie sie z.B. heim Einleiten der gegebenenfalls unter Umständen vorerhitzten Flüssigkeit in den Verdempfer eintritt, hervorgerufen werden kann die Bildung und das Wachsen der Ansätze an den heizflüchen begürstigt. Auf Grund dieser Erkenntnis wird nach der Erfindung heim Eindampfen von z.B. Milch und anderen Emulsionen, Suspensionen od. dgl. Flüssigkeiten, die organische Ausscheidungen bilden, in Apparaten, in denen die Flüssigkeit durch ein Heizsystem und einen Verdampferraum in Umlauf gehalten wird, die Bildung von pastenförmigen, in der Hauptsache. aus Ei ; weiß oder anderen organischen Stoffen bestehenden ansätzen an den Heizflächen dadurch verhindert, daß der Druck, unter dem die einzudampfende Flssigkeit im Heizsystem steht, so hoch gehalten wird, daß im Heizsystem weder Damf- noch Gasblasen auftreten und die Schaumbildruin- unterbunden wird. Dabei wird die Geschwindigkeit der mittels Pumpe in Umlauf gehaltenden Milch im Heizsystem auf etwa I bis 1,5 m/sec oder höher eingestellt, und es wird der Temperatrunterschied zwi'schen Eintritt. und Austritt der einzudampfenden Flüssigkeit im Heizystem in der Größenordnung von etwa 3 bis 5° C gehalten. Da die Strömmungsgeschwingidkeit im Heizsystem ebemfalls einen Einfluß auf die Gas und Demfentweicklung hat dadurch, daß bei; hohler Strömungsgeschwindigkeit Wirbelbidung mit örtlicher Unterdurckbildung auftritt, wird dies erfiundungsgemäß vorteilhaft dadurch berücksichtigt, daß bei. hoher Strömungsgeschwindligkeit der Druck ilm Heizsystem entsprechend höher gehalten wird, so daß auch an. örtlichen Unterd'ruckstellen der zur Vermeidung der Ansztbildung erforderliche Mindestdlruck nicht unterschritten wird.
• Zweckmäßig ; g wird die zu verdampfende Flüssigkeit in den Verdampfungsraum oder oberhalb des Heizsystems in die Verbindungsleitung zum Verdampfungsraum hinter der Drosselstelle bzw. in derjenigen Höhe eingeführt, wo die Verdampfung infolge Abnahme der hydrostatischen Höhe beginnt, um schon hier eine Gas- und gegebenenfalls Dampfausscheidung zu bewirken, bevor sie in dlas Heizsystem gelangt, und auf diese Weise der Gefahr der Schaumbildung im Heizsystem noch wirksamer zu begegnen.
• Der Temperaturenterschied zwischen Heizmittel und einzudempfender Flüssigkeit im Heizsystem wird zweckm, äßilg niedrig gehalten, z. B. zu etwa 10 bis 15° C bemessen. Außer einer Verringerung des Dampf und Kühlwasserverbrauches der Einr dampfanlage wird dadurch eine wesentliche Verminderung des Kraftbedarfs für die Umwälzung der Flüssigkeit und/oder eine Herabsetzung der Bauhöhe der Anlage erreicht.
• Der Druck, unter dem die einzudampfende Flüssigkeit zwecks Unterbindung der Gasausscheidung und Dampfbildung gehalten wird, läßt sich z. 13. durch Drosselung einstellen, die in der Leitung vom Heizsystem zum Verdampfungsraum vorgenommen wird. Für diese Drosselung läßt sich z. B. ein regelbares Drosselverntil oder eine Drosselblende, Düse od. dgl. verwenden.
• Zweckmäßig wird für die Leitung, durch die die erhitzte Flüssigkeit in den Verdampferraum gel'angt, ein enger Querschnitt gewählt, so daß auch der Strömungsweiderstand in dieser Leitung dazu beiträgt, die Druckdifferenz z zwischenl Heizsystem und VFerdampferraum zu erhöhen.
• Man kann auch' vorteilhaft den Verdampfungsraum so hoch über dem Heizsystem anordnen, daß der hydrostatische Druck zwischen Heizsystem und; Verdampfungsrum die für die Unterbindung der Gasausscheidung und Dampfbiding im Heizsystem erforderliche Höhe erlangt; Man kann auch zwei oder mehr der erwähnten Maßnahmen gleichzeitig anwenden.
• Für das Verfahren gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung besonders geeignet, in der das Heizsystem mit dem Verdampferraum, der in ausreichendler Höhle über dem Heizsystem angeordnet ist., zweckmäßig. durch zwei konzentrische Rohre oder Zylinder venbunden sit, deren Querschnitt vorteilhaft wesentlich geringer als der des Heizsystems und des Verdampferraumes gehalten wird.
• Die Einzudampfende Flüssigkeit, die in bekannter Weise, z. B. unten in das heizsytem eingeführt wird, füllt den Apparat bis zur Höhe des Vedrdampfungsraumes. Aus dem Verdampfungsraum gelangt sie z. B. durch. das Tnnere der beiden konzentrischen Rohre, das gegen den obern Rohfboden des Heizsystems abgedichtet ist, und durch einen Teil der Rohre des Heizsystems bis in den Raum unterhalb des untersten Rohrbodens. Von einer zweckmäßig in den Heizkörperboden organisch eingebauten. Pumpe wird sie dann durch andere Rohre des Heizsystems, die in das zweite konzentrische Rohr münden, wieder in die Höhe gedrückt. Sie steigt in diesem Rohr aufwärts, um nach Einführung in den Verdampfungsraum teilweise zu verdampfen und den Kreislauf aufs neue zu beginnen. Das Konzentrat wird an geeigneter Strelle dem Kreislauf entnommen.
• Die im Verdampfungsraum entstehenden Brüden können nach Kompression, z.B. mittels Strahlapparat, als Heizmittel für das Heizsystem benutzt werden. Man kann aber auch, mit oder ohne Brüdenkompression, die Eindampfanlag zwei -oder mehrstufig ausbilden. Für das Heizsystem werden zweckmäßig lange Rohre, z.B. in den Längen von etwa 3 bis 6 m, verwendet. Ferner wird dafür gesorgt, daß Wirbelbilding in der strömender Flüssigkeit nach Möglichkeit vermieden wird.
• Es hat sich gezeigt, daß z. B. beim Eindampfen von Milch, die erfindungsgemäße Eindampfanlage tagelang betrieben werden konnte, ohne daß ein Auftreten der erwähten pastenförmigen Ansätze an den Heizflächen oder ein starker Rückgang der Eindampfleistung beobachtet werden konnte. Nur machte sich nach längerer Betriebsdauer eine leichte Milchsteinbildung bemerkbar, wie sie beim Eindampfen von Milch unvermeidlich iist. Diese stört aber erst nach den erwähnten langen Betriebszeiten und kanin übrigens durch Auflösen mit Phosphorsäure oder ähnlichen Säuren leicht entfernt werden.
• Es uist ausreichent, diese Milchsteinentiferung bei der turnsumäßigen, aus Gründen der Sauberkeit und der technischen Überwachung Jdurchgeführten Überholung der Anlage vorzunehmen.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch im senkrechten Schnitt dargestellt.
• Das stehende Heizsystem I besitzt zwischen den Rohröden 2 und 3 die Heizrohre 4. Unter dem untersten Rohrboden 3 ist in den Raum 5 eine zylindrische Unterteilung 6 in der Weise vorgesehen, daß ein Teil der Rohre innerhalb des von der Unterteilung 6 umschlossenen Raumes 11, ein anderer Teil außerhalb, der Unterteilung mündet.
• Innerhalb der Unterteilung liegt ferner d'ie Pumpe 7, die durch den Motor 8 angetrieben wird. 9 ist eine Zuleitung für die einzudempfende Flüssigkeit, 10 die Ableitung für das Konzentrat.
• Druch die in dem Raum 11 mündenden Rohre gelangt die einzudampfende Flüssigkeit zur Pumpe 7, die sie den außerhalb der Unterteilung 6 mündenden Rohren zudrückt. In diesen strömt sie aufwärts in den Ringraum 12., der sich bis in den unteren Teil des Verdampferraumes 13 erstreckt.
• Durch Schlitze 14 vorteilhaft mit tangentialen Leitflächen od. dgl. tritt die Flüssiglkeit aus dem Ringraum I2 in den Verdampferraum I3, in dem sie Dampf entsprehcend iher Erhitzung im Heizsystem 1 abgibt. Der obere Teil des Ringraumes 12 ist oben gegen den Verdampferraum abgeschlossen und hiat einen größeren Querschnitt als die darunterliegenden Teile des Raumes 12. Dadurch wird erreicht, daß sich Flüssigkeit und Dampf zum Teil schon in diesem Vorkochraum trennen und die Abscheidung der Flüssigkeit aus dem Dampf wesentlich vollständiger wird.
• Aus dem Verdampferraum gleangt sie durch das Rohr 15 abwärts zum Heizsystem zurück. Das Rohr 15 ist gegen den Rohrboden 2 abgedichtet, so daß die abwärts fließende Flüssigkeit wieder durch den inneren Teil der Rohre zur Pumpe geführt wird. Der Fliissigkeitsumilauf kann auch in umgekehrter Richtung vor sich gehen.
• Die Brüden strömen aus dem Verdampferraum I3 durch den Stutzen 16 zum Strahlapparat 17, dem der Treibdampf durch die Leitung 18 zugeleitet wird. Ein Teil der Brüden gelangt durch die Leitung 19 weiter zu der nic;h't gezeichneten Kondensation. Der Strahlapparat fördert durch den Stutzen 20 die Brüden in den Heizraum 21 des Heizsystems, dem. das Kondensat durch. die Leitung 22 entnommen und der durch die Leitung 23 entlüftet werden kann.
• Das Heizsystem ist nicht an eine stehende Ausführung gebunden, es kann auch liegend angeordnet sein.
• Die Pumpe 7 und die Strömungswiderstände werden so bemessen, daß die Flüssigkeit in den Rohren des Heiz.systems eine Geschwindigkeit von mindestens etwa 1 m, zweckmäßig von I,20 bis I, 50 m hat. Ferner wird im Betrieb darauf geachtet, daß die erfindugnsgemäße Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und A. ustritt der einzudampfenden Flüssigkeit im Heizsystem ständig aufrechterhalten wird. Die einzudamfende Flüssigkeit kann auch an anderer Stelle als bei 9, z. B. durch die Leitung 24 in den Verdampfungsraum eingeführt werden.
• 13eispiel Beim Eindampfen von. Magermilch, die vorgewärmt in den Verdampfungsraum eingeführt wurde, wurde in diesem eine Temperatur von 600 C aufrechterhalten. Die Temperatur des Heizmittels betrug 72°C. Der Abstand zwischen dem oberen Rohrboden im Heizsystem und dem Flüssigkeitsspieigel im Verdampfungsraum war 3 m, so daß im obersten Teil des Heizsystems die einzudampfende Flüssigkeit unter einem Druck von etwa 0,5 at absolut stand. Bei diesen Betriebsverhältnissen trat eine Gasausscheidung und Dampfbildung im Heizsystem praktisch nicht mehr auf. und es wurde die Bildung von pastenförmigen Ansätzenan den heiflächen während einer längeren Betriebszeit, vermieden.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Eindampfen von Milch und anderen Emulsionen, Suspensionen oder ähnlichen Flüssigkeiten, z. B. Maisquelliwasser.

   Laktame od. dgl., die organische Stoffe, z.B.

   Eiweiß stoffe, beim Erhitzen ausscheiden können, bei dem die einzudampfende Flüssigkeit durch ein. Heizsystem und einen Verdampferraum mittels einer Pumpe und durch entsprechende Verbindungsleieitungen umgewältzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß pastenförmige Ansätze von organischen Stoffen an den Heizflächen dadurch vermieden werden, daß Gasausscheidung und Dampfbildung inl der Flüssigkeit während ihrer Erhitzung durch entsprechende Bemessung des Druckes, unter dein die Flüwslgiit steht, unterbunden wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im heizsystem auf mindestens etwa 1 bis 1.5 mlsec bemessen wird und daß die Temperaturadifferzne im Heizsystem zwischen Eintritt uad: Austritt der Flüssigkeit in der Größen ordnung von etwa 3 bis 5° C gehalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Flüssigkeit im Heizsystem steht, dadurch aufrechterla'ten wird, daß der Flüssigkeitstrom vom Heizsystem zum Verdampferraum entsprechend gedrosselt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Flüssigkeit im Heizsystem stehen muß, dadurch geschaffen wird, daß der Verdampfer raum in entsprechender Höhe über dem Heizsystem aufgestellt wird.
4. 4. Verfahren nach. Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen Verdampferraum und' Heizsystem so bemessen werden, daß wesentliche Strömungswiderstände in den, leitungen auftreten.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch in. das Heizsystem einzuführende Flüssigkeit in den Verdampferraum oder in die Steigleitung zum Verdampferraum eingeleitet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, diadurch gekennzeichnet, daß mit geringen. Temperaturdifferenzen von etwa 0 bis 150 C zwischen Heilmittel und einzudampfender Flüssigkeit im Heizsystem gearbeitet wird.
7. 7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 mit einem oberhalb des Heizsystems angeordneten Verdampfe rraum, gekennzeichnet durch Verbindungen (12, 15) zwischen Verdampferraum und Heizsystem und durch eine Pumpe (7) unterhalb des Heizsystems, deren Förderseite an einen Teil des Heizsystems angeschlossen und über diesen und eine der Verbindungen (12, I5) mit dem. Verdampferraum verbunden. ist und deren Sangseite an den anderen Teil des Heizsystems an ; geschlossen ist und über diesen und die andere der Verbindungen (12, 15) ebenfalls mit dem Verdampferraum verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizsystem konzen trisch in einen Teil. durch den die Flüssigkeit abwärts fließt, und einen Teil, durch den sie au£varts gefördert wird, unterteilt ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und &, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen Heizsystem und Verdampferraum konzentrisch angeordnet sind und die innere Leitung gegen den ihr zugekehrten Rohrboden des Heizsystems abgedichtet ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Verbindungsleitungen zwischen Heizsystem und Verdampferraum wesentlich kleiner gehalten ist als der Querschnitt des Heizsystems bzw. des Verdampferraumes.
11. II. Verfahren zum Betrieb -der Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurchi gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, die von der Pumpe (7) durch das Heizsystem in die ringförmige Leitung (12). zwischen Heizsystem und Verdampferraum geförmdert wird, aus dieser ringförmigen Leitung in tangentialer Richtung in den Verdampferraum eingeführt wird.
12. I2. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor Eintritt in den Verdampferraum einen Vorkochraum passiert, in welchem eine Vortrennung von Dampf und Flüssigkeit erfollgt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 und I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden aus dem Verdampferraum mittels Strahlapparat in. die heizrohre des Heizsystems gefördert verden.

    In Betracht gezogene Druckschriften: »Handbuch der Vakuumtechnik « von Holland-Merten, I950, S. 70, 3A6 bis 348.