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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es uist ausreichent, diese Milchsteinentiferung bei der turnsumäßigen,
aus Gründen der Sauberkeit und der technischen Überwachung Jdurchgeführten Überholung
der Anlage vorzunehmen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise
und schematisch im senkrechten Schnitt dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Heizsystem ist nicht an eine stehende Ausführung gebunden, es
kann auch liegend angeordnet sein.
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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.
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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.