DEM0015489MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. September 1952 Biekanntgemacht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Beim Eindampfen von Milch und anderen, in,sbesomdeirie eiweißlhalltigen Flüssigkeiten, z.B. Maisquel !wasser oder ähnlichem Emulsionen oder Suspensionen, die 'keime echten Lösungen! darstellen, treten pastenförmige Ansätze an den Heizflächen auf. Sie wachsen so· schnell, d'aß schon nach weniigem Stunden 'der Einidämpfbetrieb durch scMechten Wärmeübergang gestönti wird und¹ eine Reinigung der Eindampf apparate notwendig ist. Die Reinigung ist zeitraubend! und umständlich, da. dlie Ansätze so fest haften, d'aß sie sich nur durch mechaniische Mittel·, z. B. Abbürsten, entfernen lassem und imiidhit durch einfaches Ausspülen beseitigt werden können. Auch eiin> Auflösen der Anisätze ist nicht möglich. Die Ansatzbildlung ist unabhängig· von der Eindlampftemperatur und tritt auch bei niedrigen Eindiampftemperaturetn von z. B. 30⁰ C in Erscheinung. Sie wurde sowohl bei Eifndatnpfapparaten mit Heizröihremisystem als auch, mit Platfcenisystem beobachtet und Heß sich auch nicht dadurch beseitigen!, dlaß man z. B¹. beim Milehaimdlampfen dlie Milch mittels Pumpe durch ein Plattenheizsysitem und einen von dem Plattemsystem getrennten Verdiampfer umlaufen: ließ.

Bs wurde nun festgestellt, daß insbesondere d'ie Schaumbildlumg, die durch Ausscheidiung gelöster

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Gase und¹ Dampf seih on durch Entspannung, wie sie z. B. beim Einleiten dler gegebenenfalls unter Umständen vorerhitziten Flüssigkeit im den. Verdampfer eintritt, hervorgerufen werden kann,, die Bildung· und! das Wachsen der Ansätze an dien Heizflächen begünstigt. Auf Grund: dieser Erkennt nie wird mach der Erfindung' beim Eindampfen, von z. B. Milch und' anderen Emulsionen, Suspentsionen od. dgl. Flüssigkeiten, die organische Aus-Scheidungen bilden, in Apparaten, in denen die Flüssigkeit durch; ein Heizsystem und¹ einen Verdiampferraum in Umlauf gehalten wird, die Bildung von pastenförmigen, in der Hauptsache aus Eiweiß odleir anderen organischen' Stoffen bestehenden Ansätzen an den Heizflächen dadurch verhindert, daß 'der Druck, unter dem die einzudampfende Flüssigkeit im Heizsystem steht, so hoch geballten wird, daß im Heizsystem weder Dampf- noch Gasblaisen; auftreten und die Schaumbildung unterbunden¹ wird. Dabei wird die Geschwindigkeit der mittels Pumpe in Umlauf gehall'tenen Milch im Heizsystem auf etwa 1 bis i',$ m/isec oder höher eingestellt, und es wird der Temperaturunterschied zwischen Eintritt und Austritt der einzudampfenden Flüssigkeit im Heizsystem in der Größenordnung von etwa 3 bis 5⁰ C gehalten. Da die Strömungsgeschwindigkeit im. Heizsystem ebenifalils. einen Einfluß auf die Gas- und Dampfemtwicklung hat, dadurch, daß bei: hohier Strömungsgeschwindigkeit Wirbelbildiutiig mit örtlicher Unterdiruckbildung auftritt, wird dies erfinidlungsgemäß vorteilhaft dadurch berücksichtigt, daß bei hoher Strömungsgeschwindigkeit der Druck im Heizsystem entsprechend höher gehalten wird, so daß auch, an örtlichen Umterdruckstellen der zur Vermeidung der Ansatz bildung erforderliche Mindestdlruck nicht unterschritten wird.

Zweckmäßig wird die zu verdampfende Flüssigkeit in den Verdauipfung'srauim oder oberhalb des Heizsystem« in· die Verbindungsleitung zum Verdampfungsraum hinter der Drosselstelle bzw. in derjenigen Höhe einigefübrt, wo die Verdampfung infolge Abnahme der hydrostatischen Höhe beginnt, um schon hier eine Gas- und gegebenenfalls Damp {aussehe idung zu bewirken, bevor sie in das Heizsystem 'gelangt, und auf diese Weise der Gefahr der Schaumbildung im Heizsystem noch wirksamer zu begegnen.

Der Temperaturunterschied zwischen Heizmittel und einzudampfender Flüssigkeit im Heizsystem

". wird zweckmäßig niedrig gehalten, z. B. zu etwa 10 bis 15⁰C bemessen. Außer einer Verringerung des Dampf- und Kühlwasserveirbrauches der Eindampfanlage wird dadurch eine wesentliche Verminderung des Krafitibedarfis für die Umwälzung der Flüssigkeit und/oder eine Herabsetzung der Bauhöhe der Anlage erreicht.

Der Druck, uniter diem die. einzudampfende Flüssigkeit zwecks Unterbindung der Gasausscheidlunig und Dampfbilldung gehalten wird, läßt sich z.B. durch Drosselung einstellen, die in der. Leitung vom Heizsystem zum Verdampfunigsraum vorgenommmen wird!.' Für diese Drosselung läßt sich z. B. ein regelbares. Drosselventil oder eine Drosselbliende, Düse od. dgl. verwenden.

Zweckmäßig wird für die Leitung, durch die die erhitzte Flüssigkeit in den Verdampferraum gelängt, ein enger Querschnitt gewählt, so daß- auch der Strömungswiderstand -in dieser Leitung dazu beiträgt, die Druckdifferenz zwischen' Heizsystem und Verdampferraum zu erhöhen.

Man kann auch vorteilhaft den Verdampfungsraium so hoch über dem Heizsystem anordnen, daß der hydrostatische Druck zwischen Heizsystem . und Verdampfungsraum die für die Unterbindung der Gasaus scheidung und Dampfbildung im Heizsystem erforderliche Höhe erlangt¹. 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 Heizsystem¹ mit dem Verdampferraum, der in ausreichender Höhe über, dem Heizsystem angeordnet ist, zweckmäßig duTcih zwei konzentrische Rohre oder Zylindier ver/buinden ist, 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 Heizsystem eingeführt wird), füllt den Apparat bis zur Höhe des Vejrdampfungsraumes. Aus dem Verdampfungisraum gelängt sie z. B. durch, das Innere der beiden konzentrischen Rohre, das gegen den oberen Rohrboden des Heizsystem« abgedichtet ist, und durch einen Teil der Rohre des Heizsyistems bis in den Raum unterhalb des untersten, Rohrbodens. Von, einer zweckmäßig in den Heizkörperboden organisch eingebauten Pumpe wird sie dann durch andere Rohre dies 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 Stelle dem Kreislauf entnommen,.

Dile im Verdlampfuingsrauim 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 Eindampfanlage 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 diafür gesorgt, daß Wirbellbildung in der strömenden Flüssigkeit nach Möglichkeit vermieden wird.

Es hat sich gezeigt, daß z. B). beim Eindampfen von Milch, die ernndungisgemäße Eindampfanläge tagelang betrieben werden konnte, ohne daß ein Auftreten der erwähnten: pastenförmigen Ansätze an den Heizflächen oder ein starker Rückgang der E indatnpf leistung beobachtet werden konnte. Nur machte sich nach längerer Betriebsdauer eine leichte Milchisteinbildung bemerkbar, wie sie beim Eindampfen von Milch, unvermeidlich ist. Diese

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stört aber erst nach den erwähnten langen Betriebs zeiten und kann übrigens durch. Auflösen mit Phosphorsäure oder ähnlichen Säuren leicht entfernt werden.

Es ist ausreichend, diese Milchsteinentfernung bei der turnusmäßigen, aus Gründen der Sauberkeit uinid der technischen Überwachung 'durchgeführten Überholung der Anlage vorzunehmen.
Eine erfmidungsgemäße Vorrichtung ist in der

ίο Zeichnung beispielsweise und sehematisch im senkrechten Schnitt dargestellt.

Das stehende Heizsystem ι besitzt zwischen den Rohrboden 2 und 3 die Heizrohre 4. Unter dem untersten Rohrboden 3 ist in dem 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. Innerhalb¹ der Unterteilung liegt ferner die Pumpe 7, die durch den Motor 8 angetrieben wird. 9 ist eine Zuleitung für die einzudampfende Flüssigkeit, 10 die Ableitung für das Konzentrat. Durch die in dem Raum 11 mündenden Rohre gellangt 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 Flüssigkeit aus dem Ringraum 12 in den Verdampferrau>m 13, in dem sie Dampf entsprechend ihrer Erhitzung im Heizsystem ι abgibt. Der obere Teil des Ringraumes 12 ist oben gegen den Verdampfer raum abgeschlossen und hat einen größeren Querschnitt alls die darunterliegenden Teile des Raumes 12. Dadurch wkd' erreicht, daß sich Flüssigkeit und Dampf zum Teil schon.in diesem Vorkoehraum trennen und die Abscheidung der Flüssigkeit aus dem Dampf wesentlich vollständiger wird*

Aus dem Verdampferraum gelangt sie durch das Rohr 15 abwärts ziuim 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 Flüssigkeitsumlauf kann auch in umgekehrter Richtung vor sich gehen.

Die Brüden strömen aus dem Verdampferraum 13 durch den Stutzen 16 zum Strahlapparat 17, dem der Treibdampf durch die Leitung 18 zugeleitet wird. Ein Teil der Brüden gelangt durch die Leitung 191 weiter zu der nicht gezeichneten Kondensation. Der Strahlapparat fördert durch den Stutzen 20 die Brüden in den Heizraum 21 des Heizsystems, dem das Kondensat durch die Leitung 2.2 entnommen und der durch die Leitung 23 entlüftet werden kann.

Das Heizsystem ist nicht an eine stehende Ausführung gebunden, es kann auch liegend ange-

Co ordnet sein.

Die Pumpe 7 und die Strömungswiderstände werden so bemessen, daß die Flüssigkeit in den Rohren des Heizsystems eine Geschwindigkeit von mindestens etwa 1 m, zweckmäßig von 1,20 bis 1,50 m hat. Ferner wird im Betrieb darauf geachtet, daß die ernndungsgemäße Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt der einzudampfenden Flüssigkeit im Heizsystem ständig aufrechterhalten wird. Die einzudampfende Flüssigkeit kann auch an anderer Stelle als bei 9, z. B. durch die Leitung 24 in den Verdampfungsraum eingeführt werden.

Beispiel

Beim Eindampfen von, Magermilch, die vorgewärmt in den Verdampfungsraum eingeführt' wurde, wurde in diesem eine Temperatur von 6o° C aufrechterhalten. Die Temperatur des Reizmittels betrug 72⁰ C. Der Abstand zwischen dem oberen Rohrboden im Heizisystem und dem Flüssige keitsspiegel im Verdampfungsraum war 3 m, so ■ daß im obersten Teil des Heizsystems die einzudampfende Flüssigkeit unter einem Druck von etwa o,S at absolut stand. Bei diesen Betriebsverhältnissen trat eine Gasausscheidünig und, Dampfbildung im Heizsystem praktisch nicht mehr auf, und es wurde die Bildung von pastenförmigen Ansätzen an den Heizflächen während einer längeren Betriebszeiti vermieden.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eindampfen von Milch und anderen Emulsionen, Suspeinsionen oder ähnlichen Flüssigkeiten, z. B. Ma isquellliw asser, Laktame od. dgl., die organische Stoffe, z. B'. Eiweißstoffe, beim Erhitzen ausscheiden können, bei dem die einzudampfende Flüssigkeit durch ein. Heizsystem und einen Verdampferraum ■mittels einer Pumpe und durch entsprechende Verbindung« leitung en unigewäfet wird, dadurch gekennzeichnet, daß pastenförmige Ansätze von organischen Stoffen an den Heizflächen dadurch vermieden werden, daß Gasausscheidung und Dampfbildung in der · Flüssigkeit während ihrer Erhitzung durch entsprechende Bemessung des Druckes, unter dem die Flüssigkeit steht, unterbunden wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssig¹-keit im Heizsystem auf mindestens etwa 1 bis 1,5 m/sec bemessen wird und daß die Temperaturdifferenz im Heizsystem zwischen Eintritt und Austritt der. Flüssigkeit in der Größen^ Ordnung von etwa 3 bis 5⁰ C gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Flüssigkeit im Heizsystem steht, dadurch, aufrechterhalten wird, daß der Flüssigkeitstrom vom Heizsystem zum Verdampferraum entsprechend gedrosselt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Flüssigkeit im Heizsystem stehen muß, dadurch geschaffen wird, daß der Verdampferraum in entsprechender Höhe über,dem Heizsystem aufgestellt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindiungsleitungen zwischen Verdiampfer raum und Heizsystem so bemessen werden, daß wesentliche S trömungs widerstände in den Leitungen auftreten.

5. Verfahren: nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch, in das Heizsystem einzuführende Flüssigkeit: in den Verdampferraum oder in die Steigleitung zum Verdampferraum eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekeninzeich.net, daß mit geringen Temperaturdifferenizen von etwa 10 bis 15⁰C zwischen Heizmittel und; einzudampfender Flüssigkeit im Heizsystem gearbeitet wird.

7. Vorrichtung zur .Ausführung des Verfahrens nach Anspruch, 1 bis 6 mit einem oberhalb des Heiz'systemis angeordneten Verdampferraum, 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

a5 eine der Verbindungen (12, 15) mit dem Verdampf err aum verbunden, ist und deren Saugseite 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. Vorrichtung nach. Ansp'ruch 7, dadurch, gekennzeichnet,' daß das Heizsystem konzentrisch in einen Teil, durch den die Flüssigkeit abwärts fließt, und einen Teil, durch den sie aufwärts gefördert wird, unterteilt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch, gekennzeichnet, daß die Verbindiungsleitungen: zwischen Heizsystem und Verdampferraum konzentrisch angeordnet sind und die innere Leitung ,gegen den. ihr zugekehrten Rohrboden des Heizsystems abgedichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch! 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersohnitt der Verbindungs'leitungen zwischen Heizsystem und Verdampferraum wesentlich kleiner gehalten ist als der Quersohnitt des Heizsystems bzw. des Verdampferraumes.

11. Verfahren zum Betrieb¹ der Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, die von der Pumpe (7) durch das Heizsystem in die ringförmige Leitung (121) zwischen Heizsystem' und Verdampferraum gefördert wird, aus dieser ringförmigen Leitung in tangentialer Richtung in den Verdampferraum eingeführt wird.

is. 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 erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden aus. dem Verdampferraum mittels Strahlapparat in die Heizrohre des Heizsystems gefördert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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