DK141612B - Fremgangsmåde til drift af anlæg til ophedning af væsker ved sammenføring med vanddamp og anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden. - Google Patents

Description

(lit) \fia/ OD FREMLÆGGELSESSKRIFT 141612 DANMARK <51> ,nt C| 3 A 23 c 3/037 1¾¾¾¾ (21) Antegning nr. 1657/63 (22) Indleveret den 9 · &P*1· )9^3 1¾¾ (23) Ubedag 9. apr. I963 N/' (44) Antegningen fremlagt og fremlttggeltottkriftet offentliggjort den 12 · tH&J 9*30

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET i3«» fttertet begtsrttftt den

25- apr. 1962, 4985/62, CH

(71) ALPURA AG., Bern, CH.

(72) Opfinder: Willi Loeliger, Buchwaldstrasee, Konolfingen, CH.

(74) Fuldmægtig under tagene behandling:

Civilingeniør M. Gregersen. _ (54) Fremgangsmåde til drift af anlæg til ophedning af væsker ved satanen^ føring med vanddamp og anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til drift af anlæg, i hvilke en væske hiiver ophedet ved direkte sammenføring med vanddamp og i tilslutning hertil bliver kølet ved tryksænkning. Med en sådan ophednings-behandling kan man f.eks. opnå en afkimning af væsken. Særlig betydning har denne behandling for væske, der i meget kort tid, der under visse omstændigheder kan være mindre end et sekund, bliver ophedet til en temperatur, der er tilstrækkelig til ødelæggelse af samtlige kim, f. eks. 150° C, idet en umiddelbart derefter stedfindende køling ved tryksænkning hindrer en skadelig forandring af væsken.

I anlæg af den beskrevne art er den væske, der skal behandles, udsat for forandringer af sit vandindhold. Ted sammenføringen med vanddamp kondenserer dampen i væsken, medens der ved den efterfølgende ekspansion undviger vanddamp fra væsken. Under visse omstændigheder kan der indtræde yderligere ændringer i vandindholdet, nemlig når væsken før sin ophedning bliver udsat for en ekspansion, ved hvilken der ved 2 141612 tryksænkning undviger gasser, der er opløst i væsken, men også vanddamp af den, eller når der efter den første ekspansion sker en eller flere yderligere tryksænkninger.

Beherskelsen af den endelige vægtfylde af den behandlede væske, d.v.s. væskens koncentration, er alt efter de foreliggende betingelser en vigtig forudsætning. Således kræves det ved behandling af væsker for det meste, at koncentrationen af væsken, d.v.s. forholdet mellem vandindhold og tørsubstans, efter den beskrevne behandling har samme værdi som ved ubehandlet væske. I andre tilfælde kan der forlanges en ganske bestemt formindskelse af vandindholdet eller en fortynding, d.v.s. et forhold mellem begyndelsesværdien og slutværdien af vægtfylden, der afviger fra værdien 1.

Det er allerede kendt at påvirke den endelige vægtfylde af den behandlede væske ved regulering af den med den sammenhængende begyndelsestemperatur, d.v.s. ved regulering af temperaturen af væsken, umiddelbart før den sammenføres med vanddamp. Til dette formål er det allerede blevet foreslået at forvarme væsken ved varmeudveksling til den nødvendige temperatur, før den bliver ophedet ved sammenføring med vanddamp. Samtidig er det også kendt til en sådan forvarmning af væsken at bringe i det mindste en del af den damp, der bliver frigjort ved væskens ekspansion, i varmeudveksling med væsken.

Et kendt anlæg af denne art har et første forvarmningstrin, i hvilket væsken bringes i varmeudveksling med dampen fra væskens ekspansion, hvorefter væsken i et andet forvarmningstrin bringes i varmeudveksling med et ophedningsmiddel fra en uafhængig kilde, f.eks. hedvand eller frisk damp. Reguleringen af begyndelses- eller forvarmningstempe-raturen kan ske således, at den mængde af det fra den uafhængige kilde hidrørende ophedningsmiddel, der tilføres det andet forvarmningstrin, fortløbende påvirkes ved hjælp af en reguleringsventil, medens den mængde damp fra ekspansionen, der strømmer ind i det første forvarmningstrin, ikke bliver påvirket.

Væsentlige ulemper ved dette anlæg og dets arbejdsmåde fremkommer ved, at begyndelses- eller forvarmningstemperaturen kun reagerer trægt på ændringer i tilførslen af ophedningsmiddel til det andet forvarmningstrin. Denne træghed, der hører sammen med varmeoverføringspro-cessen, hindrer en hurtig bortregulering af uønskede forstyrrelser. Samtidig må der til reguleringsformål fortløbende bringes ophedningsmiddel fra den uafhængige kilde ind i det andet forvarmningstrin i varmeudveksling med væsken for at kunne hindre afvigelser af begyndelses-eller forvarmningstemperaturen opefter og nedefter, og dette må også ske, når temperaturen og mængden af dampen fra ekspansionen under visse omstændigheder i det mindste i en del af driftstiden, når varmeudveks- 3 141612 lingsfladerne endnu ikke er tilsmudset, alen« slår til til opnåelse af den ønskede begyndelses- eller forvarmningSteaperatur.

Opfindelsen tager sigte på at anvise en fremgangsmåde til,drift af anlæg af den ovenfor beskrevne og i krav 1's indledning angivne urt, ved hvilken fremgangsmåde de ovenfor navnte ulemper er undgået, og, dette opnås ifølge opfindelsen ved, at man går frem som angivet i krav 1's kendetegnende del.

Man opnår herved en hurtigt virkende regulering til fjernelse af en temperaturafvigelse, idet en ændring i den dampmongde, der ledes til det første forvarmnlngetrin, umiddelbart Indvirker på ekspansionatryk-ket og dermed på temperaturen i det andet forvarmaingstrin.

Opfindelsen angår endvidere et anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket anlæg er af den i krav 2½ indledning angivne art og er ejendommeligt ved det 1 krav 2's kendetegnende del angivne.

Man opnår herved p& enkel måde en løbende regulering af fervarm-ningstemperaturen.

Et anlæg, der er udført eg arbejder ifelge opfindelsen, udmærker sig ved en meget hurtig virkende bortregulering iaf uønskede afvigelser fra begyndelses- eller forventningstemperaturen, da ændringer i den dampmsngde fra ekspansionen, der ledee til det første forvarmnlngetrin, på en i det følgende beskrevet m&de samtidig påvirker ekspanelenetryk-ket i en retning, der understøtter den i øjeblikket ønskede korrektion, hvilket omvendt meget hurtigt påvirker varmeoverføringen mellem ekspan-sionsdamp og væske i retning af en undgåelse af enhver temperaturafvigelse. Endvidere kan man også ved fuldstændig udkoblet andet forvarm- . nlngstrin sikre en god automatisk regulering af apparatet.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret 1 forbindelse med tegningen, på hvilken fig* 1 skematisk viser et anlæg ifølge opfindelsen, og fig. 2 et anlæg svarende til fig. 1, men med en anden udførel-sesform for det første forvarmnlngetrin i anlægget.

Væske, der skal behandles, bliver fra en ikke vist forrådsbeholder ved hjælp af en pumpe 1 under foreget tryk gennem en ledning 2 ledet til en forvarmer 3 og gennem en ledning 4 videre til en forvarmer 5 og strømmer i forvarmet tilstand oed en begyndelses- eller forvarmnings· temperatur t^ gennem en ledning 6 til et ophedningsapparat 7. Dette tje* ner til afkimning af væsken ved ophedning %f den i kort til ved hjælp af en direkte indføring af vanddamp. Denne når fra en ikke vist dampgenerator gennem en ledning 8 til ophedningsapparatet 7. Væsken blivéf derved ophedet til en temperatur på f.eks. !$0° 0. Til regulering &f op* hedningstemperaturen t^ findes der også en reguleringsmekanisme, dér be- 141612 4 står af en temperaturføler 9» en regulator 10 og en reguleringsventil 11, og som påvirker den tilførte dampmængde i retning af en konstanthol· delse af ophedningstemperaturen. Forholdene indstilles hensigtsmæssigt således, at den vanddamp, der føres sammen med væsken, kondenseres fuld· stændigt i væsken.

For at hindre uheldige forandringer af væsken som følge af den forholdsvis høje ophedningstemperatur bliver væsken i umiddelbar tilslutning til ophedningen afkølet. Dette sker ved en hurtig tryksænkning i en ekspansionsapparat 12, der gennem en ledning 13 er forbundet med ophedningsapparatet 7« 1 det indre af ekspansionsapparatet 12, der danner en lukket beholder, opretholdes der et tryk, som ligger under atmosfæretryk. Ved den pludselige tryksænkning undviger der svarende til ekspansionstrykket en vis vandmængde, der som ekspansionsdamp bortføres gennem en ledning 14.

Tæske, der er afkølet til en temperatur t^, som ligger under kogepunktet ved atmosfærisk tryk, bliver gennem en ledning 15 og en pumpe 15a bortført fra anlægget og kan f.eks. tilføres til en pladekøler af sædvanlig konstruktion, til yderligere afkøling.

Den ekspansionsdamp, der ved tryksænkningen undviger fra væsken, bortføres gennem ledningen 14 fra ekspansionsapparatet 12 og kan gennem en ledning 18 føres til forvarmeren 3 ved det første forvarmningstrin. Til ledningen 14 er endvidere sluttet en ledning 16, der fører til en kondensator 17f og som har en indstillingsventil 35. Kondensatoren 17 er udformet som en indsprøjtningskondensator, idet der indsprøjtes frisk vand fra en ledning 19» hvilken vandmængde kan indstilles ved hjælp af en ventil 19a.

Til frembringelse af et passende undertryk i det indre af ekspansionsapparatet 12 er kondensatoren endvidere over en ledning 20 tilsluttet til en vakuumpumpe 21. Blandingen af indsprøjtningsvand og kondensat bliver bortført gennem en ledning 23 ved hjælp af en kondensatpumpe 22.

Forvarmeren 5, der er indskudt efter forvarmeren 3, bliver ophedet ved hjælp af et ophedningsmiddel fra en uafhængig kilde, f.eks. friskdamp eller hedvand, hvilket middel tilføres gennem en ledning 24. Tilførslen af ophedningsmiddel kan indstilles mellem nul og en maksimalmængde ved hjælp af en ventil 25·

Til regulering af begyndelses- eller forvarmningstemperaturen t^ findes der en føler 26, hvis signal over en ledning 27 tilføres til en regulator 28. Denne frembringer et signal, der er afhængigt af øjeblikkelige afvigelser af den målte temperatur t^ fra den ønskede værdi af denne temperatur, til påvirkning af en ventil 36 i ledningen 18, med hvilken regulatoren er forbundet ved hjælp af en signalledning 29. Den 5 U«12 således opbyggede reguleringekreds arbejder på den måde, at ventilen 36 ved et fald i forvarmningeteaperaturen t^ udfører en åbningsbevægel-se, medens omvendt en uønsket stigning af temperaturen tj bevirker en lukkebevægelse af den nævnte ventil.

Hensigtsmæssigt kan der gives den beskrevne reguleringekreds en ønsket værdi for begyndelsestemperaturen tj, hvis størrelse indstilles i forudbestemt omfang i afhængighed af ændringer i Væskens ekspansions-temperatur. Til dette formål findes der en føler 30 for vaskens ekspan-sionstemperatur t^, hvilken føler måler temperaturen af ekspansionedampen i ledningen 14. Denne damptemperatur stemmer praktisk talt overens aed temperaturen af den mælk, der bortføres gennem ledningen 13·

Det signal, der frembringes af føleren 30 i afhængighed.Afden øjeblikkelige ekspansionstemperatur, bliver gennem en ledning 31 tilført til en måleværdiomsætter 32. Denne indeholder passende midler, ved hvis hjælp der før enhver mulig ekspansionstemperatur t^ kan udfindes den begyndelses- eller forvarmaingsteæperatur t^, der svarer til et øn-sket forhold mellem begyndeleesvmrdi og slutværdi af væskens vægtfylde. Et signal, der svarer til den fastslåede værdi af begyndelsestemperaturen ty bliver derefter gennem en signalledning 33 tilført so* ønsket værdi for temperaturen t^ i den af delene 26 til 29 bestående regult-ringskreds.

Virkemåden af det beskrevne apparat er en sådan, at reguleringskredsen 26 til 29 i ligevægtstilstand holder den i forvejen bostemte begyndelses- eller forvarmningstemperatur t^ for væsken konstant, hvilken temperatur er den, der er nsdvendig til et ønsket forhold mellem vægtfylden af den væske, der tilføres til ledningen 2, og ølutværdien for vægtfylden af væsken i ledningen 13* lavnlig kan måleværdlonøætte-ren være udformet således, at den endelige vægtfylde er lig med vaskens begyndelsesvægtfylde, så at altså væsken hverken har fået en blivende formindskelse af vandindholdet eller en fortynding. Det er også ved hjælp af opfindelsen muligt at etyre vægtfylden af den behandlede væske således, at den adskiller sig fra vægtfylden af den tilførte væske på forudfastsat måde.

Det er også muligt ved hjælp af en passende udformet reguleringsmekanisme 1 ledningen 29 at få et reguleringssignal, der svarer til forskellen mellem ekspansionstemperaturen t^ og begyndelsestemperaturen ty og at lede dette signal til ventilen 36, da også den nævnte temperaturforskel danner et mål for den resulterende formindskelse eller forøgelse af vandindholdet i den behandlede væske*

En åbning af ventilen 36 i dampledningen 18 til korrektion af en sænket forvarmningstemperatur t^ eller en uønsket forandring af forskellen t^ - bevirker, at der strømmer mere damp fra ekspansionsapparatet 6 U1612 ind i forvarmeren 3. Dette medfører en korrigerende forandring af temperaturen t^, dog med en vis forsinkelse, da varmeoverføringen kar forholdsvis stor træghed. Men samtidig bevirker åbningen af ventilen 36 en tryksænkning i ekspansionsapparatet 12 og dermed et fald i ekspansionstemperaturen t^, hvad der har samme indflydelse på vægtfylden af den væske, der strømmer bort fra anlægget, som en stigning af forvarmnings-temperaturen t^. Denne proces sker praktisk talt øjeblikkeligt, så at der opnås en meget hurtig bortregulering af forstyrrelser. Tilsvarende virkninger optræder i omvendt retning ved en lukkebevægelse af ventilen 36.

Indstillingsventilen 25 i ledningen 24 forbliver i det mindste over længere driftsafsnit i en bestemt stilling. Det er fordelagtigt at anvende midler, som holder temperaturen for det ophedningsmiddel, der tilføres ledningen 24, konstant. Til friskdamp og ophedningsmiddel kan der anvendes en passende trykregulering.

Varmeudveksleren 3 kan ved en tilstrækkelig stor dimensionering endog for temperaturer t^, der ligger tæt under temperaturen t^, ofte alene frembringe den ønskede forvarmningstemperatur t^, så længe varme-overgangen i varmeudveksleren ikke er påvirket ugunstigt ved en tilsmudsning af varmeudvekslingsfladen. Sker der en sådan tilsmudsning af varmeudvekslingsfladen, at ventilen 36 åbner maksimalt, kan der findes en passende meldelndretning, der gør opmærksom på, at der må tilføres ophedningsmiddel til forvarmeren 5· Da forvarmeren 5 altså kun er i drift ved et virkeligt behov og ikke til stadighed, fås der en meget økonomisk arbejdsmåde.

Til forskel fra den i fig. 1 viste udførelsesform findes der ved apparatet i fig. 2 en fast indstillelig ventil 41 i dampledningen 18. I stedet herfor kan der også findes en fast indbygget blænder, der ligeledes udøver en drøvlevirkning. Der er derfor anvendt en omføringsledning 42, der fører forbi ventilen 41, og i hvilken der findes en reguleringsventil 43, der er påvirket af reguleringssignalet i ledningen 29. Man opnår herved den fordel, at reguleringsventilen 43 kan være væsentlig mindre end ventilen 36 i det i fig. 1 viste anlæg.

Opfindelsen kan også anvendes, når der ved sammenføring med vanddamp ved lavere ophedningstemperatur t^ kun sker en ødelæggelse af patogene kim, som det er tilfældet ved pasteurisering. Fremgangsmåden og anlægget ifølge opfindelsen er uafhængig af den måde, hvorpå væske og vanddamp føres sammen. Væsken kan f.eks. også sprøjtes ind i en dampatmosfære.

Nærværende patent omfatter ikke fremgangsmådens anvendelse ved tilvirkning af næringsmidler.