JPS61500349A - 液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液体または液体一固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法およびこの方 法を実施するための装置　゛ 本発明は液体または液体一固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法およ びこの方法を実施するための装置に関する。

液体を蒸発させるために機械的熱ポンプを使用することが知られている。９こで 不可欠なことは、蒸発されるべき液体が沸騰温度にあることである。なぜならば 、この種類の濃縮においては、電気的外部エネルギーが液体温度を低いレベルか ら沸騰温度まで上昇させるのに十分ではないからである。

かかる方法は、たとえば海水の蒸発やビール麦芽汁の沸騰に使用されている。

しかしながら、ビール孝芽汁の場合には、望ましい沸騰温度への温度上昇は、外 部からのエネルギー供給の欠点は、外部エネルギー供給を必要とすることによっ て方法コストが上昇することである。

連続的操作方法の原則にもとづく他の方法として、約１２０℃以上の温度で行な われる方法がある。　しかしながら、このエネルギー的に最適の方法は、高温に おける生物学的問題を引き起こす。

本願発明の目的は、上記方法を実施するための方法とその装置を提供することに あり、この方法で発生した廃エネルギーを利用して、ビール麦芽汁を１０５〜約 １２０℃の温和な温度で処理することができる。

本発明によれば、かかる本発明の目的は、下記のようにして解決される。すなわ ち、処理されるべき液体が沸騰温度にあり、かつ蒸気分離器を有する熱回路に供 給され、この蒸気分離器から分離された蒸気が高温レベルに凝縮されて、一つ、 またはそれ以上の熱交換器に供給され、この熱交換機においては、予め伝達され た熱エネルギーの一部が液体を供給状態から回路における温度レベルまで上昇さ せるのに使用され、一部は液体を蒸発させるのに使用される。

この方法を実施するための本発明の装置は９、沸騰され、熱回路に供給されるべ き液体のための容器、熱交換器で更に加熱された後に液体が供給されるべき、蒸 気空間にデストリビューターを有する蒸気分離器、この蒸気分離器の蒸気側出口 が一つ以上のエジェクタ・コンデンサに連結され、このコンデンサの出口側は管 路および熱交換器を経て蒸気トラップに連結され、このトラップでは部分的な蒸 発が行なわれ、熱交換器を流れる液体の主要部分は沸騰温度まで加熱され、管路 およびポンプによって蒸気分離器を流出する熱回路の濃縮された液体は、全体ま たは一部が液体濃縮物用容器に供給される。

本発明による方法によれば、蒸発は別として、温度を上昇させるための噴出蒸気 として十分なエネルギーを必要とする蒸気を凝縮させるためにエジェクタ・コン デンサが使用される。

本発明の利点は極めて安価なコンデンサを使用することができ、かつ同時に著る しいエネルギー量を節約できることにある。加えて、エジェクタ・コンデンサの 保守経費が機械的コンデンサまたはコンプレッサよりも著るしく少なく、この結 果、更に経費の節約をはかることができる。

本発明の他の特徴は特許請求の範囲の実施態様項に述べである。

第１図〜第７図は本発明の方法を実施するための装置の相異なる態様を示し、ビ ール麦芽汁の沸騰の場合第１図は装置４３を示す。沸騰されるべき麦芽汁は容器 １に収容されており、ポンプ１０を経て熱回路４２として構成された濃縮回路に 供給され、熱回路４２では麦芽汁が沸騰温度に保持され、ポンプ７により循環さ れる。

エジェクタ・コンデンサ６を作動させることによって、蒸気分離器２から蒸気が 吸い出され、凝縮した状態で熱交換器３に供給される。

エジェクタ・コンデンサの噴出蒸気からのエネルギー供給は、麦芽汁温度をｔ、 から１．に上昇させるのに用いられる。

蒸気分離器２における液面は、バルブ１９によって望ましい値に保持される。蒸 気分離器２への液体蒸気混合物の供給は、管路１２を経て液体領域に、または管 路１４およびディストリビュータ１５を経て蒸気空間領域に、または管路１２お よびディストリビュータ１５によって液体と蒸気空間領域に、同時に行なわれる 。

管路３９のバルブ４０は流速または流量の調整に使用される。液体の熱回路４２ における平均滞留時間は流速および熱回路の装置容積によって決定され、蒸気分 離器２内の液面変動に声って影響される・ 高温でバルブ１９を流出する麦芽汁のエネルギーを利用するために、熱交換器４ が設けられ、この熱交換器４によって流入する麦芽汁は温度ｔ２からｔ、に加熱 される。

また、熱交換器３から流出する凝縮液を更に冷却するために熱交換器５を設ける ことも可能である。

熱麦芽汁を熱交換器４の上流で膨張させないために、従って、わずかな温度勾配 のみを与えるために圧力維持バルブ１３が設けられる。

流出する麦芽汁は容器１８に導かれる。

コンデンサ６によって吸い出される蒸気量と、ポンプ１０によって供給される麦 芽汁量の比率によって、蒸発量比率が決定される。この調整は、流量計２２およ び調整手段７４の調整バルブ２３によって行なわれる。

第２図は装置４４を示し、予熱装置８が熱回路の流出流の下流に連結され、この 結果、このようにして熱反応時間を延長することが可能である。予熱装置８には 、蒸気分離器２から管路７２および逆止弁９を経て蒸気が供給される。

装置８にピストン流を生じさせるために、管路系と同様に構成するのが好ましい 。

第３図の装置４５は、第２図に示した装置に対応するが、この場合には麦芽汁は 再び同一の容器１にもどされる。

沸騰した麦芽汁は導入手段１６によって導入され、導入手段１６は麦芽汁が容器 １中にすでに存在する麦芽汁上に、何らの混合を生ずることなしに置かれるよう に゛構成され、この結果、容器１内にピストン流が発生する。導入手段１６は容 器１の相異なるレベルに設けることができる。

第４図に示す装置４６は変形であり、予熱装置８が循環系の上流に設けられ、供 給された麦芽汁は熱反応のための循環系に導入される前に予熱され、その温度レ ベルは調整することができる。

この場合には予熱は熱交換器２４によって行なわれる。

かかる構造の利点は装置８で形成された揮発性の反応生成物が容器２において分 離され、蒸気と共に除去されることである。

第５図に示す装置４７は、第２図の装置４４に対応するが、麦芽汁が圧力維持パ ルプ１３の下流で膨張せしめられる。

液体蒸気混合物は容器２５に流入し、この容器中では膨張した蒸気が麦芽汁中を 通過し、次の用途のために出口管路２６・から放出される。

この構造では、また、相の分離が蒸気空間においても起り、同時に膨張過程を経 てスプレィされるようになっている。

上述した態様においては、麦芽汁は熱交換器を経て、そして熱循環系に連続的に 供給される。

この結果、循環系に供給された麦芽汁の一部は、特に第１図に示した流量比ｍｔ ：ｍｌの関数として第１回の循環の後に循環系から取り出される。

１：２の比の場合、５％が第１回の循環の後に取り出され、残量が第２回の循環 の後に更に５％が取り出される。

かかる比率は、容器２の回路において麦芽汁の交換が非連続的に起る場合には著 るしく改善することができる。

熱交換のために必要なこととして、麦芽汁が熱回路に連続的に供給され、除去さ れるようにするために、第６図の装置４８では更に二つの容器２７．２８が要求 される。

斜線で示した部分の容積ｖ１．ｖ２およびＶ３は、はぼ等しくなければならない 。

容積Ｖ２は蒸気分離器２の中での適当な滞留時間の後に、この容積は空の容器２ ８中に排出され、容積Ｖｌはその後、熱回路４２において満たされる。

容器２７によって形成された下向流容積Ｖｌ、Ｖ３は中間蓄積系として作用し、 この系においては麦芽汁は加熱状態に保たれ必要な生物学的工程にかけられる。

熱回路４２においては、著るしい圧力変動が起らないことを確実にするために、 前記の麦芽汁容積は回路温度まで予熱されなければならない。

予熱は容器２からの蒸気によって行なわれる。

加熱領域からの連続的流出流は、調整手段５９によって調整され、熱交換器４に よって行なわれ、この結果、容器２８は一様に空にされる。

同時に容器２７も満たされ、容器２７の上部領域における混合予熱によって麦芽 汁は望ましい温度域に保たれる。

望ましε１温度補償を得るために、混合管路を有する蓮加の循環ポンプを設ける こともできる。

容器２８が空になり、容器２７が満たされると、蒸気分離器２において新しい交 換工程が始まる。

混合予熱器から回路に凝縮物が入ることが望ましくない場合には、容器２７にお ける麦芽汁の予熱は、他の方法、たとえば装置４６において熱交換器２４によっ て行なうことができる。

第７図は装置４９を示し、この装置では麦芽汁は連続的に熱回路４２に供給され るが、容積ｖ２が満たされ、次いで容器２８中に排水されるまで、排出は止めら れる。

麦芽汁は次いで供給量を予熱するための熱交換器４から取り出される。

これによって、熱回路における個々の粒子の平均滞留時間は延長される。

国際調査報告

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. １．沸騰温度にあり、かつ蒸気分離器を有する熱回路に被処理液体が供給され、 前記分離器から分離された蒸気は高温レベルに凝集されて一つまたはそれ以上の 熱交換器に循環され、前記熱交換器においては予め伝達された熱エネルギーは供 給状態から熱回路の温度レベルまで被処理液体の温度を高めるのに一部が、また 前記被処理液体を蒸発させるのに一部が使用されることを特徴とする液体または 液体一固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
2. ２．熱回路の容積が種々の方法によって調整される特許請求の範囲第１項記載の 液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
3. ３．熱回路容積の下流に一つの容積が連結され、この容器を通してのみ熱回路か らの流出流が流れる特許請求の範囲第１項または第２項記載の液体または液体− 固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
4. ４．容積が熱回路の上流に連結され、その温度レベルが調整可能である特許請求 の範囲第１項，第２項または第３項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理 して液体成分を濃縮する方法。
5. ５．熱回路を流出する液体容積が熱交換器に供給され、熱交換器の温度が保持さ れる特許請求の範囲第１項，第２項，第３項または第４項記載の液体または液体 −固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
6. ６．熱交換器を流出する液体容積が調整可能な圧力に膨張された後に熱交換器に 供給される特許請求の範囲第１項，第２項，第３項または第４項記載の液体また は液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
7. ７．膨張した蒸気が液体から分離される特許請求の範囲第１項，第２項，第３項 ，第４項または第６項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分 を濃縮する方法。
8. ８．膨張した蒸気が分離容器において、液体中を通過する特許請求の範囲第７項 記載の液体または液体−固体混合物を熟処理して液体成分を濃縮する方法。
9. ９．液体が連続的に熱回路に供給される特許請求の範囲第１項，第２項，第３項 ，第４項，第５項，第６項，第７項または第８項記載の液体または液体−固体混 合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
10. １０．液体の容積が熱回路において非連続的に変化する特許請求の範囲第１項， 第２項，第３項，第４項，第５項，第６項，第７項，第８項または第９項記載の 液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
11. １１．液体が貯蔵容器から循環回路に供給される特許請求の範囲第１項第２項， 第３項，第４項，第５項，第６項，第７項，第８項，第９項または第１０項記載 の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
12. １２．容器からの液体の供給および熱処理後の同一容器への返還が、熱処理後の 高温における返還液体が貯蔵容器中のより冷たい液体上に重ねられるようにして 行なわれる特許請求の範囲第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６項， 第７項，第８項，第９項，第１０項または第１１項記載の液体または液体−固体 混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
13. １３．熱回路における容積の上流または下流容積に対するる比率が変化可能であ る特許請求の範囲第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６項，第７項， 第８項，第９項，第１０項，第１１項または第１２項記載の液体または液体−固 体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
14. １４．容積の液体が熱回路の上流または下流に連結され、熱回路とは異なる温度 に保持される特許請求の範囲第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６項 ，第７項，第８項，第９項，第１０項，第１１項，第１２項または第１３項記載 の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する方法。
15. １５．沸騰されるべき液体の容器１と、該容器１から前記液体が供給される熱回 路４２と、該熱回路４２において前記液体が熱交換器３において更に加熱された 後にその蒸気空間に供給されるデイストリビュータ１５を有する蒸気分離器２と 、該蒸気分離器２の蒸気側出口と連結される一つ以上のエジェクタ・コンデンサ ６と、該コンデンサ６の出口側に管路５７および前記熱交換器３を経て連結され た、部分的な蒸発がなされる蒸気トラッブ１７とからなり、熱交換器３を通過す る液体は沸騰温度に加熱され、管路３３およびボンブ７によって蒸気分離器２か ら流出する熱回路４２の濃縮された液体が液体濃縮物用容器に全量または部分的 に供給されることを特徴とする液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成 分を濃縮する装置。
16. １６．容器１から管路１１を経て流れる液体が熱回路４２の濃縮液体によって温 度ｔ２からｔ３に加熱される熱交換器４が更に設けられている特許請求の範囲第 １５項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置 。
17. １７．容器１かち熱交換器５に流入する液体を温度ｔ１から温度ｔ２に予熱する ために、熱交換器３が凝縮液側出口において管路３２を経て熱交換器５に連結さ れている特許請求の範囲第１５項または第１６項記載の液体または液体−固体混 合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
18. １８．熱交換器４の導入側が管路３４に連結され、該熱交換器４を通って流れる 液体は蒸気分離器２から蒸気分離器２における液レベルによって制御可能なバル ブ１９を経て供給され、一方、排出側の管路７３には圧力維持バルブ１３が設け られている特許請求の範囲第１５項，第１６項または第１７項記載の液体または 液体−固体混合物を熟処理して液体成分を濃縮する装置。
19. １９．容器１の排出口と熱交換器３，４および５の間に配置された管路１１，３ ５および３６に、流量計２０と調整弁２１とからなる流量調整手段５０が設けら れている特許請求の範囲第１５項，第１６項，第１７項または第１８項記載の液 体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
20. ２０．蒸気分離器２が管路７１を経て予熱装置８に連結されている特許請求の範 囲１５項，第１６項，第１７項，第１８項または第１９項記載の液体または液体 −固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
21. ２１．逆止弁９が装置８と管路７１の連結部に位置している特許請求の範囲第２ ０項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
22. ２２．装置８と管路３３との連結管路に、蒸気分離器２の液レベルによって制御 可能なバルブ１９が位置している特許請求の範囲第２０項または第２１項記載の 液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
23. ２３．装置８が蒸気トラップ４１に連結されている特許請求の範囲第２０項，第 ２１項または第２２項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分 を濃縮する装置。
24. ２４．管路３４を経て熱交換器４に供給された液体濃縮物が、管路７３を経て混 合がなく、層状のピストン流が容器１中に存在するように容器１に供給される特 許請求の範囲第２０項，第２１項，第２２項または第２３項記載の液体または液 体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
25. ２５．予熱器８の入口側に予熱器として構成された予熱器２４が連結され、出口 側は弁５３を経て管路３３が連結されている特許請求の範囲第１５項〜第２４項 のいづれかに記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮す る装置。
26. ２６．逆止弁９と予熱装置８の出口側との連結の間に分枝管が設けられ、この分 枝管は圧力保持弁１３を有する管路７１によって容器２５に連結され、この容器 ２５は膨張した蒸気が容器２５中の液体濃縮物中を通って出口連結部２６に至る ことができるように熱交換器４に連結されている特許請求の範囲第１５項〜第２ ５項のいづれかに記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃 縮する装置。
27. ２７．熱回路４２における液体濃縮物の連続的な流入および流出のために、エジ ェクタ・コンデンサ６と作動可能に連結され、かつ蒸気分離器２と管路６１，６ ２を経て連結された容器２７、および管路６１，６２を蒸気分離器２に連結され 、管路６０および熱交換器４を経て液体濃縮物容器１８に連結された容器２８が 蒸気分離器２に対して平行に設けられている特許請求の範囲第１５項〜第２６項 のいづれかに記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮す る装置。
28. ２８．調整弁３０および流量計２９から形成された調整手段５９が熱交換器４の 出口の管路２４に設けられている特許請求の範囲第２７項記載の液体または液体 −固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
29. ２９．熱交換器４の出口において管路６９を経て分枝された液体がデイストリビ ュータ６４によって容器２７に供給される特許請求の範囲第２７項または第２８ 項記載の液体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。
30. ３０．容器２７の上部空間に配設されたデイストリビュータ６６を有する混合管 路６８が容器２７の出口と容器の上部空間との間に位置している特許請求の範囲 第２７項，第２８項または第２９項記載の液体または液体−固体混合管路を熱処 理して液体成分を濃縮する装置。
31. ３１．容器２８がその入口側で管路３２によってエジェクタコンデンサ６に操作 可能に連結されている特許請求の範囲第１５項〜第３０項のいづれかに記載の液 体または液体−固体混合物を熱処理して液体成分を濃縮する装置。