DE2263059A1

DE2263059A1 - Verfahren zum konzentrieren von fluessigkeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2263059A1
Application number: DE2263059A
Authority: DE
Inventors: Neophytos Ganiaris
Original assignee: Struthers Scientific and International Corp
Current assignee: Struthers Scientific and International Corp
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1372281A; DE2263059B2; DE2263059C3; CA1045443A; DE7246999U

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann,. Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 hk MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

71FG5/6

Struthers Scientific and International Corporation 630 Fifth Avenue, New York, N.Y. 10020, V.St.A.

"Verfahren zum Konzentrieren von Flüssigkeiten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens"

Die Erfindung betrifft das Konzentrieren von flüssigem Kaffee-Extrakt, Tee, Bier und Zitrus-Fruchtsäften.

Es ist bekannt, flüssigen Kaffee-Extrakt der Gefrierkonzentration zu unterwerfen, wobei eine Aufschlämmung von Eis und Flüssigkeit erhalten wird. Die Aufschlämmung wird in eine Zentrifuge eingespeist, in der die konzentrierte Flüssigkeit vom Eis getrennt wird. Eine' besondere Schwierigkeit stellt hierbei die Schaumbildung in der "'.Zentrifuge", dar. Zur Entfernung des Schaums kann sogar eine Betriebsunterbrechung der Anlage erforderlich

sein. Der Schaum enthält gewöhnlich wertvolle Kaffee-Feststoffe.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schaum in Flüssigkeit überführt und mit der Beschickung.^ flüssigkeit vereinigt, die aur Gefrierkonzentriereinrichtung zurückgeführt wird.

Der Schaum aus der Zentrifuge kann mit dem zum Waschen des Eises verwendeten Waschwasser entnommen und in einen sekundären Beschickungsflüssigjkeits-Vorratsbehälter eingespeist werden. Dieser Behälter enthält Flüssigkeit, die in einen Kristallisator oder eine andere Gefriereinrichtung eingespeist wird. Von hier aus wird die Flüssigkeit wieder in die Zentrifuge eingespeist, und der Schaum aus dem Vorratsbehälter wird in einen Behandlungsbehälter eingespeist, in dem der Schaum entweder durch langes Aufbewahren, z.B. 2 bis 24 Stunden und gewöhnlich 8 bis 16 Stunden, oder durch Behandeln mit Dampf in Flüssigkeit umgewandelt wird. Die Flüssigkeit wird dann zu einem primären Vorratsbehälter zurückgeführt, der frische Beschickungsflüssigkeit, z.B. aus Kaffee-Exbraktoren, enthält und aus dem das Gemisch in den sekundären Vorratsbehälter eingespeist wird. Dieser Vorratsbehälter kann vor oder hinter einer Filter- oder Vollmantelzentrifuge zur Entfernung von Wachs oder anderen Niederschlagen angeordnet sein.

Es war anzunehmen, daß die aus dem Schaum entweder durch langes Stehen oder durch Behandeln mit Dampf gebildete Flüssigkeit ein unerwünschtes Aroma haben würde. Es v/urde jedoch überraschenderweise festgestellt, daß beim Vermischen dieser Flüssigkeit mit der Beschickungsflüssigkeit, dem Behandeln in der Gefrierkonzcntriereinrichtung und dem anschließenden Umwandeln des Gemisches

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in ein Pulver oder Granulat ein qualitativ hochwertiger, löslicher Kaffee von vorzüglichem Geschmack erhalten wird.

Der Schaum kann die Gefrierkonzentrier-Ze-ntrifuge auch mit der Mutterlauge verlassen. Dieses Gemisch kann dann in einen Vorratsbehälter eingespeist werden, aus dem der Schaum in gleicher Weise behandelt und ir. Flüssigkeit überführt v/erden kann. Diese Flüssigkeit wird zurückgeführt und mit frisch zugeführtem, flüssigem Kaffee-Extrakt vermischt.

Das Eis aus der Zentrifuge kann mit Schaum in einen Schmelzbehälter eingespeist v/erden. Die Temperatur des Behält er inhalt s wird so weit erhöht, daß der Schaum in Flüssigkeit umgewandelt wird, wobei diese Umwandlung so rasch erfolgt, daß keine Anhäufung von Schaum auftritt. Zu diesem Zweck kann die Temperatur des Behälterinhalts auf 26,7 bis 65,6⁰G, vorzugsweise auf 52,2 bis 43,3°C, erhöht werden. Der Temperaturanstieg kann durch Dampfschlangen, elektrisch beheizte Heizschlangen oder in jeder anderen geeigneten Weise bewirkt v/erden.

Ein Teil des Schaumes oder der gesamte Schaum mit der Mutterlauge kann auch mit der Mutterlauge vermischt werden, wobei eine Schaummasse erhalten wird, die gefroren und gefriergetrocknet wird.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. In den Beispielen wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen.

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Beispiel 1

In Fig. 1 ist die Erfindung in Anwendung auf ein einstufiges Konzentrationssystem dargestellt. IO und 11 sind zwei primäre Vorratsbehälter. In den Vorratsbehälter IO wird bei 12 aus Kaffee-Extraktoren stammende Beschickungsflüssigkeit eingespeist. Die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 10 kann sich auf einer niedrigen Temperatur, z.B. von -1,67 bis 1,67⁰C, befinden, wodurch das Ausfallen von Wachsen und ähnlichem sich abscheidendem Material gefördert wird. Der ausgefallene Niederschlag wird mittels einer Filter- oder Vollmantelzentrifuge 13 vor dem Einspeisen in den Vorratsbehälter 11 entfernt. Die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 11 wird mittels einer Pumpe 16 in einen sekundären Vorratsbehälter 17 eingespeist. Die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 17 wird mittels einer Pumpe 18 in einen Kristallisator 20 eingespeist. Der Kristallisator 20 stellt den ersten Teil und die Zentrifuge 21 den zweiten Teil einer Gefrierkonzentriereinrichtung dar. Im Kristallisator 20 entsteht Eis in der Flüssigkeit. Die erhaltene Aufschlämmung aus Eis und Flüssigkeit wird in die Zentrifuge 21 geführt. Die Zentrifuge 21 kann eine bekannte Zentrifuge mit rotierendem Siebkorb sein, aus dem das Eis kontinuierlich abgekratzt wird. Das Eis wird durch die Leitung 22 in einen Schmelzbehälter 23 eingespeist. Ein Teil der Flüssigkeit aus dem Behälter 23 wird als Abwasser durch eine Leitung 24 abgeführt; ein anderer Teil der Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe 27 durch eine Leitung 28 in die Zentrifuge 21 gepumpt und dient als Waschwasser zum Waschen des Eises, wobei Kaffee-Feststoffe vom Eis entfernt v/erden. Das Waschwasser wird zusammen mit" Schaum aus der Zentrifuge 21 durch eine Lei-

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tung 30 in einen sekundären Vorratsbehälter 17 eingespeist. Die Mutterlauge, die durch den Siebkorb hindurchtritt, wird über eine Leitung 31 in einen Mutterlaugenbehälter 32 eingespeist.

Der durch geeignete Abflußkanäle oder Rinnen 34· und 35 aus dem Vorratsbehälter 17 und dem Mutterlaugenbehälter 32 überfließende Schaum wird in einen Behälter 36 eingespeist, in dem der Schaum einige Stunden gehalten und bzw. oder mit Dampf behandelt wird, wodurch er in Flüssigkeit umgewandelt wird. Diese Flüssigkeit wird dann mittels einer Pumpe 40 in einen oder in beide Vorratsbehälter 10 und 1Ϊ eingespeist.

Ein Teil der Flüssigkeit kann mittels einer Pumpe 41 vom Auslaß des· Kristallisators 20 zu seinem Einlaß zurückgeführt werden.

Beispiel 2

In Fig. 2 ist die Erfindung in Anwendung auf ein zweistufiges Konzentrationssystem dargestellt. Das zweistufige System ist ähnlich mit dem in Fig. 1 dargestellten System; die Flüssigkeit aus dem Behälter 32 wird jedoch in einen zweiten Kristallisator 50 gepumpt. Die aus diesem Kristallisator erhaltene Aufschlämmung wird in eine zweite Zentrifuge 51 eingespeist. Das Eis aus der Zentrifuge 5I wird über eine Leitung 52 in einen Behälter 17 eingespeist. Die Mutterlauge aus der Zentrifuge 51 wird über eine Leitung 54 in einen Produktbehälter 55 eingespeist. Das. Eis ausder Zentrifuge 21 wird über eine Leitung 22 in einen Schmelzbehälter 56 eingespeist. Das Waschwasser aus der Zentrifuge 21 wird über eine Leitung 30 in einen 'Waschwasserbehälter 57 eingespeist. Per überfließende Schaum, der aus einem oder aus· samt-

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lichen Behältern 32, 57» 17 und 55 stammen kann, wird in den Behälter 36 eingespeist, von wo aus die aus dem Schaum entstandene Flüssigkeit in einen oder in beide Vorratsbehälter 10 und 11 zurückgepumpt wird.

Beispiel 3

In Fig. 3 ist eine Zentrifuge 60 dargestellt, in die bei 61 eine aus- einem Kristallisator stammende Aufschlämmung von Eis und Kaffee-Flüssigkeit eingespeist wird. Die Zentrifuge 60 kann einen rotierenden Siebkorb haben, aus dem das Eis abgekratzt und in eine Auslaßleitung oder Rinne 62 eingespeist wird. Die Mutterlauge tritt bei 63 und das Waschwasser bei 64 aus der Zentrifuge 60 aus. Das Eis wird zusammen mit dem Schaum in einen Behälter 66 eingespeist, der mit einer Heizeinrichtung 67 auf etwa 37,8⁰C erwärmt wird. Der Schaum wird in Flüssigkeit überführt und beilweise bei 69 als Abwasser abgeleitet (oder zu den Kaffee-Extraktoren zurückgeführt), teilweise durch eine Pumpe 70 und eine Leitung 71 bei 72 in die Zentrifuge als V/aschwasser für den Zentrifugenkorb und teilweise bei 73 zum V/aschen des Eises in der Zentrifuge in diese eingespeist. Das Waschwasser kann erforderlichenfalls gekühlt werden.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung umfaßt auch die in den

britischen Patentanmeldungen Nr. 1 196 601, 1 196 602, 1 199 914,

1 178 775, 1 178 774, 1 178 772, 1 172 836, 1 172 838, 1 172 832 und 1 172 835 offenbarten Vorschläge und Erfindungen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Konzentrieren von Flüssigkeiten, wie Kaffee-Extrakt, Tee, Bier oder Zitrus-Fruchtsäften, durch Gefrierkonzentrieren der Flüssigkeit, Einspeisen der erhaltenen Aufschlämmung aus Eis und konzentrierter Flüssigkeit in eine Zentrifuge und Abtrennen der konzentrierten Flüssigkeit vom Eis, dadurch, gekennzeichnet , daß man den in der Zentrifuge gebildeten Schaum vom Eis und von der konzentrierten Flüssigkeit abtrennt und so weiterbehandelt, daß er im konzentrierten Endprodukt enthalten ist.

2. Verfahren zum Konzentrieren von Flüssigkeiten, wie Kaffee-Extrakt _f Tee, Bier oder Zitrus-Fruchtsäften, durch Gefrierkonzentrieren der Flüssigkeit, Einspeisen der erhaltenen Aufschlämmung aus Eis und konzentrierter Flüssigkeit in eine Zentrifuge und Abtrennen der konzentrierten Flüssigkeit vom Eis, dadurch gekennzeichnet, daß man den in der Zentrifuge gebildeten Schaum in eine Flüssigkeit überführt und diese Flüssigkeit mit Beschickungsflüssigkeit, die gefrierkonzentriert werden soll, vermischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschickungsflüssigkeit aus einem primären Vorratsbehälter in einen sekundären Vorratsbehälter, vom sekundären Vorratsbehälter in eine Gefrierkonzentriereinrichtung und anschließend in eine Zentrifuge überführt, das Eis in der Zentrifuge mit Waschwasser wäscht, das Waschwasser und Schaum in den sekundären Vorratsbehälter einspeist, den Schaum aus dem Vorratsbehälter in einen Schaura-Behandlungsbehälter einspeist, den

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Schaum in diesem Schaum-Behandlungsbehälter in Flüssigkeit überführt und diese Flüssigkeit in den primären Vorratsbehälter einspeist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Mutterlauge mit etwas Schaum aus der Zentrifuge in einen Mutterlaugenbehalter einspeist, den Schaum aus dem Mutterlaugenbehalter entfernt und in eine Flüssigkeit überführt und die Flüssigkeit in die zu gefrierkonzentrierende Flüssigkeit einspeist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3>, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus einer ersten Gefrierkonzentrier- und Zentrifugierstufe stammende Flüssigkeit einem zweiten Gefrierkonzentrieren und Zentrifugieren unterwirft, den Schaum aus der zweiten Zentrifugierstufe in Flüssigkeit überführt und diese Flüssigkeit in die in die erste Konzentrierstufe einzuspeisende Flüssigkeit einspeist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaum mit Mutterlauge vermischt und die so erhaltene Schaummasse gefriert und gefriertrocknet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaum in einem Behälter einer Temperatur aussetzt, die ausreichend hoch ist, um den Schaum in eine Flüssigkeit zu überführen.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaum einer Temperatur von 26,7 bis 65,6°C aussetzt.

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9· Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaum einer Temperatur von 32,2 bis 4-3,3⁰C aussetzt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch bis 9, gekennzeichnet durch einen Kristallisator, Einrichtungen zum Einspeisen von Flüssigkeit in den Kristallisator, eine Zentrifuge, Einrichtungen zum Einspeisen einer Aufschlämmung von Flüssigkeit und Eis aus dem Kristallisator in die Zentrifuge, einen Schaum-Behandlungsbehälter, Einrichtungen zum Einspeisen des Schaums aus der Zentrifuge in den Schaum-Behandlungsbehälter und Einrichtungen zum Überführen der Flüssigkeit aus dem Schaum-Behandlungsbehälter in die Kaffee-Flüssigkeit.

11. Ausführungsform nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Schaums aus der Zentrifuge und Einrichtungen zum überführen des aus dem Vorratsbehälter überfließenden Schaums- in den Schaum-Behandlungsbehälter.

12. Ausführungsform nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch zwei Vorratsbehälter, wovon der eine ein mit dem Mutterlaugen-Auslaß der Zentrifuge'verbundener Mutterlaugenbehälter und der andere ein mit dem Eis-Waschwasser- und Schaum-Auslaß der Zentrifuge verbundener Behälter ist, und Einrichtungen zum überführen des aus beiden Behältern überfließenden Schaums in die in den Kristallisator einzuspeisende Flüssigkeit. · ,

13· .*usx aimingsf arm nach Anspruch 10 bis 12, gekennzeichnet durch zwei primäre Vorratsbehälter für die in den Kristall!-

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sator einzuspeisende Flüssigkeit, Einrichtungen zum Verbinden eines primären Vorratsbehälters mit dem anderen durch ein Filter oder eine Zentrifuge und eine zwischen dem Schaum-Behandlungsbehälter und einem oder beiden primären Vorratsbehältern angeordnete Pumpe.

14. Ausführungsform nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zweiten Kristallisator, dessen Auelaß mit einer zweiten Zentrifuge verbunden ist, einen ersten Vorratsbehälter (17), Einrichtungen zum Zuführen von zu behandelnder Flüssigkeit in den Vorratsbehälter, Einrichtungen zum Einspeisen von Eis aus der zweiten Zentrifuge in den Vorratsbehälter, Einrichtungen zum Einspeisen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den ersten Kristallisator, einen zweiten Vorratsbehälter (32 oder 57)» Einrichtungen zum Eispeisen von Flüssigkeit und Schaum aus der ersten Zentrifuge in den zweiten Vorratsbehälter und Einrichtungen zum überführen des aus den ersten und zweiten Vorratsbehältern überfließenden Schaums in den Schaum-Behandlungsbehälter.

15· Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen dritten Vorratsbehälter, wobei der zweite und dritte Vorratsbehälter mit der ersten Zentrifuge zur Aufnahme von Mutterlauge bzw. von Eis-Waschwasser aus der Zentrifuge verbunden ist, und die Schaum-Uberführungseinrichtungen so angeordnet sind, daß sie den aus den zweiten und dritten Vorratsbehältern überfließenden Schaum in den Schaum-Behandlungsbehälter überführen.

. Ausführungsform nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet

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durch zwei primäre Vorratsbehälter für die in den ersten Kristallisator einzuspeisende Flüssigkeit, Einrichtungen zum Verbinden der beiden primären Vorratsbehälter über einen Sediment-Abscheider, wobei der Schaum-Behandlungsbehälter mit einem oder beiden primären Vorratsbehältern verbunden ist und der primäre Vorratsbehälter, in den Flüsigkeit aus dem Sediment-Abscheider einströmt, mit dem ersten Vorratsbehälter verbunden ist.

•17· Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 16, gekennzeichnet durch einen Schaum-Behandlungsbehälter, der in seinem unteren Teil eine Heizeinrichtung enthält.

18. Ausführungsform nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Schaum-Behandlungsbehälter, der zur Aufnahme von Eis und Schaum aus der Zentrifuge mit dieser verbunden und ferner zur Zuführung von Flüssigkeit als Waschwasser für den Zentrifugenkorb und bzw, oder als Eis-Waschwasser getrennt' mit der Zentrifuge verbunden ist.

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