DE102010038193A1

DE102010038193A1 - Verfahren zur Phasentrennung eines Produktes mit einer Zentrifuge

Info

Publication number: DE102010038193A1
Application number: DE102010038193A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Mackel Wilfried; Dipl.-Ing. Eickhoff Klaus-Peter
Original assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-19
Also published as: US20140057772A1; RU2013121275A; ES2532212T3; WO2012049118A1; CN103153473B; BR112013008889B1; EP2627451A1; RU2573876C2; EP2627451B1; CN103153473A; BR112013008889A2; US9561513B2

Abstract

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere eines pflanzlichen oder tierischen Öles oder Fettes, mittels einer Phasentrennung in wenigstens zwei Flüssigkeitsphasen, vorzugsweise in Verbindung mit einer zusätzlichen Klärung von Feststoffen, wobei die Verarbeitung des Produktes in einer Zentrifuge erfolgt, die als Separator ausgebildet ist, welcher eine drehbare Trommel (3) aufweist, in der ein Tellerpaket ausgebildet ist mit Steigekanälen und mit einem Produktzulauf und wenigstens zwei Greiforganen zum Ableiten einer leichteren und einer schwereren Flüssigkeitsphase aus der Trommel und Feststoffaustragsöffnungen zum Ableiten eines Feststoffphase versehen ist, so dass sich im Betrieb eine Trennzone zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeitsphase (HP, LP) in der Zentrifuge ausbildet, zeichnet sich dadurch aus, dass der Ableitungsradius zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase verstellt wird, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase über wenigstens einen Grenzwert hinaus verändert

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Produktes mittels einer Phasentrennung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Betrieb von Trennseparatoren treten Probleme mit der kontinuierlichen Ableitung der schwereren Phase insbesondere dann auf, wenn die schwerere Flüssigkeitsphase derart beschaffen ist, dass sich ihre Viskosität im Betrieb an einem zeitlich nicht genau bestimmbaren Moment stark erhöhen kann.
Ein derartiger Effekt tritt beispielsweise bei der Verarbeitung von pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten auf, so bei der Abtrennung von Soapstock oder Schleimstoffen (Phosphatide).
Diese Begleitstoffe setzen die Haltbarkeit von Ölen und Fetten stark herab und sollen daher abgetrennt werden. Es gibt hydratisierbare und nicht hydratisierbare Phosphatide. Die Begleitstoffe werden entfernt, indem man sie Säuren, Laugen, Wasser und/oder weiteren Stoffen geeignet behandelt und hydratisiert. Dadurch verlieren sie ihren lipophilen Charakter, werden ölunlöslich, fallen aus dem Öl aus und können derart vorbehandelt im Separator abgetrennt werden.
Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem der Abtrennung auf einfache Weise zu lösen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1, also mit einfachen Mitteln und mit einem sehr einfachen Verfahren dadurch, dass dann, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase Hp deutlich erhöht, der Einlass des Schälorgans für die schwerere Flüssigkeitsphase auf einen größeren Durchmesser verschwenkt wird, um die angesammelte Flüssigkeitsphase erhöhter Viskosität bis auf einen weiter außen in der Trommel liegenden Radius abzuleiten. Nach dem Ableiten der hoch kompaktierten Flüssigkeit bis auf den mit dem zugehörigen Schälorgan eingestellten Radius wird das Schälorgan zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Radius verstellt.
Als Indikator für den Anstieg der Viskosität in der schwereren Flüssigkeitsphase kann der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf ermittelt werden oder der Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase übersteigt dieser einen Schwellwert oder ist der Gradient des Zulauf- oder Ablaufdrucks zu groß, wird das zweite Schälorgan auf den erwähnten größeren Radius verstellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Schnittansicht einer schematisch dargestellten Separatortrommel mit einer Haube; und
2 eine schematische Darstellung eines Verschwenken eines Schälorgans auf verschiedene Durchmesser.
1 zeigt eine Separatortrommel 1, die eine vertikal ausgerichtete Drehachse am Radius r₀ aufweist.
Die drehbare Separatortrommel 1 ist auf eine Drehspindel 2 gesetzt, die z. B. direkt oder über einen Riemen angetrieben wird und die drehbar gelagert ist (hier nicht dargestellt). Die Drehspindel 2 kann in ihrem oberen Umfangsbereich konisch ausgestaltet sein. Die Separatortrommel 1 ist von einer sich nicht mit der Trommel drehenden, stillstehenden Haube 3 umgeben.
Neben dieser Art der Konstruktion sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen eine untere Trommel an einer oberen Drehspindel quasi „aufgehängt” ist. Auch hier wird die Trommel aber nur an einem ihrer Enden bzw. im Anschluss an eines ihrer axialen Enden drehbar pendelnd gelagert.
Die hier vorteilhaft doppelt konische Separatortrommel 1 weist ein Produktzulaufrohr 4 für ein zu schleuderndes Produkt P auf, an das sich ein Verteiler 5 anschließt, welcher mit wenigstens einer oder mehreren Austrittsöffnungen 6 versehen ist, durch welche zulaufendes Schleudergut (gekreuzte Schraffur) in das Innere der Separatortrommel 1 und wenigstens einen Steigekanal 7 des Tellerpakets geleitet werden kann. Eine Zuleitung durch die Spindel z. B. von unten ist ebenfalls denkbar.
Hier ist die Konstruktion derart gewählt, dass die Austrittsöffnungen 6 unterhalb eines Steigekanals 7 in einem Tellerpaket 8 aus konisch geformten Trenntellern (nicht dargestellt) liegen.
Nach oben wird das Tellerpaket 8 von einem Scheideteller 9 abgeschlossen, der einen größeren Durchmesser aufweist als das Tellerpaket 8.
Innerhalb des Trenntellerpaktes und dort vorzugsweise innerhalb des Steigekanals 7 bildet sich im Betrieb bei einer entsprechenden Rotation der Trommel an einem bestimmten Radius – der Emulsionslinie oder Trennlinie (auch E-Linie genannt) – eine Trennzone zwischen einer leichteren Flüssigkeitsphase LP und einer schwereren Flüssigkeitsphase HP aus.
Die Feststoffphase ist mit S bezeichnet. Sie wird diskontinuierlich durch Feststoffaustragsöffnungen 10 abgeleitet, welche diskontinuierlich mit Hilfe eines Kolbenschiebers 11 geöffnet und geschlossen werden können.
Die leichtere Flüssigkeitsphase LP (light phase) wird an einem inneren Radius r_LP mit in eine Schälkammer 12 und von dort mit Hilfe eines ersten Schälorgans, einer Schälscheibe 13 (auch Greifer genannt), aus der Trommel geleitet.
Mit Hilfe des durch die Rotationsenergie der Flüssigkeit entstehenden Staudrucks wirkt die Schälscheibe wie eine Pumpe. Der Schälscheibe ist z. B. außerhalb des Separators in deren nachgeschalteter Ableitung ein Ventil (hier nicht dargestellt) zur Androsselung nachgeschaltet.
Der Einlass 14 in die Schälscheibe 13 liegt auf einem festen Durchmesser, der nicht verstellbar ist.
Die schwere Flüssigkeitsphase HP (heavy phase) strömt dagegen um den äußeren Umfang des Scheidetellers 9 herum durch einen Ableitungskanal 15 in eine zweite Schälkammer 15, in welcher ein zweites Schälorgan 16 angeordnet ist.
Dieses Schälorgan ist derart ausgebildet, dass sein Einlass bzw. seine Einlassöffnung 17 innerhalb der Schälkammer kontinuierlich oder diskontinuierlich verstellbar ist (siehe hierzu auch 2), so dass wenigstens ein erster innerer Radius Ri und einem zweiter äußerer Radius Ra in der Trommel erreicht werden können.
Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass das zweite Schälorgan 16 als ein Schälrohr ausgebildet ist, welches im Schnitt der 1 L-förmig ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt 18 aufweist, welcher in der Schälkammer radial ausgerichtet ist und einen zweiten, parallel zur Drehachse D ausgerichteten Abschnitt 19, welcher nach oben aus dem drehenden System geführt ist, wobei der Abschnitt 19 um seine Längsachse auf dem Radius r19 drehbar ist. Ein Verschwenken des Schälrohrs 18 um diese Drehachse r19 (siehe 2) ermöglicht es, den Einlass 17 zwischen dem erwähnten inneren Radius Ri (gestrichelte Darstellung in 2) und dem äußeren Radius Ra zu verschwenken (nicht gestrichelte Darstellung in 2).
Das Verschwenken an sich kann auf verschiedenste Weise realisiert werden, so beispielsweise mittels eines Zahnradgetriebes.
Hierzu kann beispielsweise am Rohraußendurchmesser ein Verzahnungssegment 20 ausgebildet sein, das mit einem Antriebszahnrad 21 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Getriebes kämmt, welchem ein Elektromotor (nicht dargestellt) vorgeschaltet ist. Der Antrieb und die Getriebeverbindung zum Schälorgan können aber auch auf andere Weise realisiert werden.
Wenn das zu verarbeitende Produkt derart beschaffen ist, dass sich die Viskosität einer schwereren Flüssigkeitsphase Hp im Betrieb unerwartet verändern, insbesondere deutlich erhöhen kann, kann einem Verstopfen und Blockieren der Trommel dadurch entgegen gewirkt werden, dass der Einlass des Schälorgans für die schwerere Flüssigkeitsphase auf einen größeren Durchmesser verschwenkt wird, um die kompaktierte schwerere Flüssigkeitsphase bis auf einen weiter außen in der Trommel liegenden Radius abzuleiten. Nach dem Ableiten dieser Flüssigkeitsphase bis auf den mit dem zweiten Schälorgan eingestellten weiter äußeren Radius Ra oder nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeit wird das Schälorgan zum Ableiten des schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Ri bewegt.
Als Indikator für den Anstieg der Viskosität in der schwereren Flüssigkeitsphase kann der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf ermittelt werden oder der Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase. Übersteigt dieser Druck einen Schwellwert oder ist der Gradient des Zulauf- oder Ablaufdrucks zu groß, wird das zweite Schälorgan auf den erwähnten größeren Radius verstellt.
Bezugszeichenliste

1: Separatortrommel
2: Drehspindel
3: Haube
4: Produktzulaufrohr
5: Verteiler
6: Auftrittsöffnungen
7: Steigekanal
8: Tellerpaket
9: Scheideteller
10: Feststoffaustragsöffnungen
11: Kolbenschieber
12: Schälkammer
13: Schälscheibe
14: Einlass
15: Ableitungskanal
16: Schälorgan
17: Einlass
18: erster Abschnitt
19: Zweiter Abschnitt
P: Produktzulauf
HP: Schwere Phase
LP: Leichte Phase
S: Feststoffphase
D: Drehachse

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere eines pflanzlichen oder tierischen Öles oder Fettes, mittels einer Phasentrennung in wenigstens zwei Flüssigkeitsphasen, vorzugsweise in Verbindung mit einer zusätzlichen Klärung von Feststoffen, a. wobei die Verarbeitung des Produktes in einer Zentrifuge erfolgt, die als Separator ausgebildet ist, welcher eine drehbare Trommel (3) aufweist, in der ein Tellerpaket ausgebildet ist mit Steigekanälen und mit einem Produktzulauf und wenigstens zwei Greiforganen zum Ableiten einer leichteren und einer schwereren Flüssigkeitsphase aus der Trommel und Feststoffaustragsöffnungen zum Ableiten eines Feststoffphase versehen ist, so dass sich im Betrieb eine Trennzone zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeitsphase (HP, LP) in der Zentrifuge ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass b. der Ableitungsradius zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase verstellt wird, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase über wenigstens einen Grenzwert hinaus verändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich die Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase HP deutlich erhöht, der Einlass (17) des Schälorgans (16) zum Ableiten der schwereren Flüssigkeitsphase (HP) von einem kleineren Radius (Ri) auf einen größeren Radius (Ra) in der Trommel (1) bewegt wird und dass nach dem Ableiten der hoch kompaktierten Flüssigkeit bis auf den mit dem zweiten Schälorgan (17) erreichbaren Radius das Schälorgan (16) zum Ableiten des schwereren Flüssigkeitsphase wieder auf einen kleineren Radius (Ri) in der Trommel (1) verstellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator für den Anstieg der Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase der sich verändernde Zulaufdruck im Produktzulauf ermittelt und ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator für den Anstieg der Viskosität der schwereren Flüssigkeitsphase der sich verändernde Ablaufdruck der leichteren Flüssigkeitsphase ermittelt und ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerere Flüssigkeitsphase (HP) und die Feststoffphase diskontinuierlich aus der Trommel (1) abgeleitet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerere Flüssigkeitsphase (HP) und die Feststoffphase zu verschiedenen Zeitpunkten diskontinuierlich aus der Trommel (1) abgeleitet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als schwerere Flüssigkeitsphase zumindest Phosphatide und/oder Phosphatide aus dem zulaufenden pflanzlichen oder tierischen Öl oder Fett abgetrennt werden.