DE20001181U1

DE20001181U1 - Heizeinrichtung für den Kopfraum eines Lagertanks für hochkonzentrierte Zuckerlösungen

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Publication number: DE20001181U1
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Original assignee: Tuchenhagen GmbH
Current assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2010-01-26

Description

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Heizeinrichtung für den Kopfraum eines Lagertanks für hochkonzentrierte Zuckerlösungen

Die Neuerung betrifft eine Heizeinrichtung für den Kopfraum eines Lagertanks für hochkonzentrierte Zuckerlösungen.

In der Getränkeindustrie, vornehmlich im Bereich der Herstellung alkoholfreier Getränke, wird Zucker in Form einer hochkonzentrierten wäßrigen Lösung verarbeitet. Dieser sogenannte Einfachsirup weist üblicherweise einen sogenannten Trockensubstanzgehalt der Lösung von w_ts,l ^ 60 % auf. Bei der Lagerung dieser hochkonzentrierten Zuckerlösungen kommt es im Kopfraum des Lagertanks, und zwar auf den Tankwandungen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, normalerweise zur Schimmelbildung und zu einem Konzentrationsabfall in der oberen Flüssigkeitsschicht, insbesondere im Bereich der Tankwandung, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Es ist weiterhin bekannt, daß die vorgenannte Schimmelbildung überwiegend dann auftritt, wenn der Trockensubstanzgehalt der Zuckerlösung w_Ts,l < 60 % beträgt.

Bislang wurde in der Literatur die vorgenannte Schimmelbildung überwiegend durch die &ldquor;Entmischung" der Zuckerlösung erklärt, die, wie vorstehend ausgeführt wurde, in der oberen Flüssigkeitsschicht, und hier vorzugsweise im Wandbereich, zu beobachten ist. Zur Vermeidung der Schimmelbildung werden daher heute Maßnahmen vorgeschlagen, die entweder der Erhaltung von Qualität und Stabilität der Zuckerlösung dienen oder die die Schimmelbildung verhindern bzw. das Schimmelwachstum hemmen sollen. Im ersten Falle werden Umwälzeinrichtungen, wie beispielsweise Pumpen oder Rührwerke, eingesetzt, die der Entmischung insgesamt und insbesondere im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche entgegenwirken sollen. Im zweiten Falle handelt es sich entweder um Sterilbeatmungsfilter, über die die zur Belüftung des Kopfraumes des Lagertanks notwendige Luft geführt wird, oder um Ultraviolett-Lampen, mit Hilfe derer eine Sterilisation im Bereich des Schimmelbefalls erreicht werden soll.

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In beiden Fällen werden, wie neuere Erkenntnisse zeigen, die Symptome und nicht die Ursachen des vorliegenden Problems bekämpft. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Schimmelpilze auf den Tankwandungen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels dann wachsen, wenn die Tankwandungen infolge von Kondensatbildung feucht sind. Eine derartige Situation, die eine der notwendigen Wachstumsbedingungen an sich für Schimmelpilze darstellt, ist allerdings eher die Regel als die Ausnahme.

Demgegenüber wurde beobachtet, daß auf trockenen Tankwandungen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, auch wenn im Bereich der oberen Flüssigkeitsschicht, insbesondere im Wandbereich, bereits eine Entmischung der Zuckerlösung eingetreten ist, das heißt eine Unterschreitung des Trockensubstanzgehaltes der Lösung von wts.l = 60 %, keine Schimmelbildung und kein Schimmelwachstum

15 stattfinden.

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Ausgehend von der vorstehend erörterten Problematik liegt der vorliegenden Neuerung die Aufgabe zugrunde, die Schimmelbildung im Kopfraum eines Lagertanks für hochkonzentrierte Zuckerlösungen gänzlich zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Heizeinrichtung gemäß der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch Anwärmen der den Kopfraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Zukkerlösung begrenzenden Tankwandungen auf eine Temperatur über der durch die bei den vorliegenden Bedingungen gegebenen Taupunkttemperatur bleiben diese Tankwandungen zwangsläufig trocken. Derartige die Schtmmelbildung und das -wachstum verhindernde Temperaturverhältnisse sind mit Sicherheit immer dann gegeben, wenn die Tankwandungen wärmer als die Flüssigkeitsoberfläche ist, da dann die zur Kondensation des Wasserdampfes oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche notwendige Kondensationswärme nicht über die Tankwandungen abgeleitet

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Temperatur im Gasraum des Lagertanks, in dem sich Wasserdampf befindet, der in etwa die Temperatur der oberen Flüssigkeitsschicht besitzt, angehoben wird.

Die Heizeinrichtung kann entweder, wie dies ein erster Vorschlag vorsieht, im Bereich des Kopfraumes von außen auf den Lagertank aufgelegt werden, oder aber sie wird, gemäß einem zweiten Vorschlag, im Gasraum des Lagertanks oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet.

Die von außen auf den Lagertank aufgelegte Heizeinrichtung wird in vorteilhafter Weise, entsprechend einem weiteren Vorschlag, in Form elektrischer Heizdrähte ausgebildet.

Eine Ausgestaltung dieser Heizdrähte sieht vor, diese im Bereich des Mantelteils kreisförmig und über den Kopfteil kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks anzuordnen.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Heizdrähte im Bereich des Mantelteils mantellinienförmig, vorzugsweise meanderförmig, und über den Kopfteil kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks anzuordnen. Die meanderförmige Belegung des Mantelteils muß dabei letzteres vol!umfänglich erfassen.

Da durch die Beheizung der Tankwandungen im Bereich des Kopfraumes lediglich sichergestellt werden muß, daß diese Tankwandungen trocken bleiben, ist weiterhin vorgesehen, die Heizleistung der Heizeinrichtung in Stufen zwischen einer Mindest- und einer Höchstleistung veränder- und einstellbar zu gestalten. Dadurch lassen sich die erforderlichen Temperaturverhältnisse in Abhängigkeit von den vorliegenden Bedingungen, die oftmals im Vorwege nicht exakt einschätzbar sind, einstellen bzw. anpassen.

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Eine noch bessere Einstellung bzw. Anpassung der notwendigen Temperaturverhältnisse gelingt, wie dies weiterhin vorgeschlagen wird, wenn die Heizleistung

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der Heizeinrichtung kontinuierlich zwischen einer Mindest- und einer Höchstleistung veränder- und einstellbar ist.

Um Wärmeverluste der Heizeinrichtung in die Umgebung des Lagertanks zu verringern und um damit die notwendige Heizleistung zu minimieren, sieht die Neuerung vor, daß der Kopfraum mit einer in diesem Bereich auf die Tankwandungen von außen aufgelegten Wärmedämmung versehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend kurz beschrieben. Es zeigen

Figur 1

15 Figur 2

in schematischer Darstellung einen Meridianschnitt durch einen mit einer Heizeinrichtung gemäß der Neuerung ausgestatteten Lagertank und

in vergrößerter Darstellung den Lagertank gemäß Figur 1, auf den von außen die Heizeinrichtung aufgelegt ist, wobei das links von der Symmetrieachse dargestellte Belegungsmuster ein anderes ist als das eine alternative Ausgestaltung darstellende rechtsseitige.

Der Lagertank 1 (Figur 1) besteht aus einem Kopfteil 1a, einem vorzugsweise zylindrischen Mantelteil 1b und einem Bodenteil 1c. Aus dem Bodenteil 1c mündet eine zu einer Umwälzpumpe 4 führende Saugleitung 5a aus, während eine von der Umwälzpumpe 4 ausgehende Druckleitung 5b in den Mantelteil 1b einmündet. Die Saugleitung 5a und die Druckleitung 5b sind in Verbindung mit der Umwälzpumpe 4 Bestandteil einer Kreislaufleitung 5, über die eine im Lagertank 1 bevorratete hochkonzentrierte Zuckerlösung ZL umgewälzt wird. Über eine auf der Druckseite der Umwälzpumpe 4 an die Kreislaufleitung 5 angeschlossene Zu- und Entnahmeleitung 7 wird der Lagertank 1 befüllt oder entleert. In den Kopfteil 1a mündet eine Be- und Entlüftungsleitung 6 ein, über die ein Kopfraum K, der von einem Flüssigkeitsspiegel S der im Lagertank 1 bevorrateten Zuckerlösung ZL einerseits und vom oberhalb dieses Flüssigkeitsspiegels S befindlichen Mantelteil 1b und dem sich anschließenden Kopfteil 1a andererseits berandet wird, bei der

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Befültung des Lagertanks 1 entlüftet und bei der Entleerung desselben belüftet wird. Da die Füllhöhe des Lagertanks 1 unter Umständen Schwankungen unterworfen ist, ist der Kopfraum K und damit der in Frage kommende nicht benetzte Mantelteil 1b keine eindeutig bestimmbare feste Größe, sondern der für die Anwärmung in Frage kommende Mantelteil 1b bemißt sich nach der Mindestfüllhöhe eines als befüllt geltenden Lagertanks 1. Der jeweilige Raum oberhalb des in Grenzen seine Höhe verändernden Flüssigkeitsspiegels S ist als Gasraum 1d gekennzeichnet.

Zum Zwecke des Anwärmens der den Kopfraum K oberhalb des in Frage kommenden Flüssigkeitsspiegels S der Zuckerlösung ZL begrenzenden Tankwandungen 1a, 1b auf eine Temperatur über der gegebenen Taupunktemperatur ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Heizeinrichtung 2 vorgesehen, die in Form elektrischer Heizdrähte von außen auf den Lagertank 1 aufgelegt ist. Im in Frage kommenden Bereich links von der Längsachse des Lagertanks 1 sind die Heizdrähte 2 im Bereich des Mantelteils 1b kreisförmig und über den Kopfteil 1a kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks angeordnet (Figur 2). Alternativ hierzu zeigt die Darstellung rechts von der Längsachse des Lagertanks 1 eine Ausführung der Heizdrähte 2, bei der diese im Bereich des Mantelteils 1b mantellinienförmig, und zwar meanderförmig, und über den Kopfteil 1 a kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks 1 angeordnet sind. Der durch die Heizdrähte 2 belegte Kopfraum K des Lagertanks 1 ist mit einer in diesem Bereich auf die Tankwandungen 1a, 1b von außen aufgelegten Wärmedämmung 3 versehen.

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Die zur Anwärmung der Tankwandungen 1a, 1b notwendige Wärmezufuhr läßt sich, wie vorstehend dargestellt, sehr einfach von außen in die Tankwandungen einbringen. In diesem Falle ist die Realisierung mittels der elektrischen Heizeinrichtung besonders einfach durchzuführen. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, daß beispielsweise für einen Lagertank 1 mit einem Fassungsvermögen von 40 m³ eine elektrische Heizeinrichtung 2 mit einer Heizleistung von 500 W ausreichend ist. Damit wird eine Temperaturerhöhung der Tankwandungen 1a, 1b

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von 40 m³ eine elektrische Heizeinrichtung 2 mit einer Heizleistung von 500 W ausreichend ist. Damit wird eine Temperaturerhöhung der Tankwandungen 1a, 1b gegenüber dem Gasraum 1d bzw. der Flüssigkeitsoberfläche S im Mittel von ca. &Dgr;&Tgr; = 3 Kelvin erreicht, die ausreichend ist, um Schimmelbildung und -wachstum nachhaltig zu verhindern.

Es ist aber auch möglich, die notwendige Wärmezufuhr im Innern des Kopfraums auszubringen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß auf die Innenwandung des Kopfraumes K beispielsweise Heizrohre aufgebracht werden, die mit einem geeigneten Wärmeträger zu beschicken sind. Desweiteren ist es möglich, die Heizeinrichtung 2 im Gasraum 1d oberhalb des Flüssigkeitsspiegels S, ohne unmittelbare Kontaktierung mit den Tankwandungen 1a, 1b, anzuordnen, wobei dann beispielsweise vorzugsweise durch Übertragung von Strahlungswärme die angestrahlten Tankwandungen 1a, 1 b auf eine Temperatur über der gegebenen Taupunkttemperatur erwärmt werden.

Einbauten innerhalb des Kopfraumes K des Lagertanks 1, seien sie unmittelbar auf den Tankwandungen 1a, 1b oder im Gasraum 1d vorgesehen, stellen in jedem Falle jedoch reinigungskritische Bereiche dar, so daß Heizeinrichtungen 2, die von außen auf den Lagertank 1 im Bereich des Kopfraumes K aufgelegt sind, im Regelfall der Vorzug zu geben ist.

Claims

1. Heizeinrichtung (2) für den Kopfraum (K) eines Lagertanks (1) für hochkonzentrierte Zuckerlösungen (ZL), angeordnet auf den den Kopfraum (K) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (S) der Zuckerlösung bildenden Tankwandungen (1a, 1b) des Lagertanks (1).

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (2) auf die in Gestalt eines Kopfteils (1a) und eines sich anschließenden Mantelteils (1b) ausgeformten Tankwandungen im Bereich des Kopfraumes (K) von außen auf den Lagertank (1) aufgelegt ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (2) in Form elektrischer Heizdrähte ausgebildet ist.

4. Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (2) im Bereich des Mantelteils (1b) kreisförmig und über den Kopfteil (1a) kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks (1) angeordnet sind.

5. Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (2) im Bereich des Mantelteils (1b) mantellinienförmig, vorzugsweise meanderförmig, und über den Kopfteil (1a) kreisförmig und konzentrisch zur Längsachse des Lagertanks (1) angeordnet sind.

6. Heizeinrichtung (2) für einen Kopfraum (K) eines Lagertanks (1) für hochkonzentrierte Zuckerlösungen (ZL), angeordnet in einem Gasraum (1d) des Lagertanks (1) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (S) der Zuckerlösung.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der Heizeinrichtung (2) in Stufen zwischen einer Mindest- und einer Höchstleistung veränder- und einstellbar ist.

8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der Heizeinrichtung (2) kontinuierlich zwischen einer Mindest- und einer Höchstleistung veränder- und einstellbar ist.

9. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfraum (K) mit einer in diesem Bereich auf die Tankwandungen (1a, 1b) von außen aufgelegten Wärmedämmung (3) versehen ist.