Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung

Kapitel 4
Der Dampfbedarf für einen Einstufenverdampfer liegt bei 1,2 bis 1,4 t/t verdunstetes Wasser. Tabelle 4.20 zeigt
einen Vergleich der Energieverbrauchswerte für unterschiedliche Verdampfer bei thermischer Verdichtung
(TBV, siehe Abschnitt 4.2.9.2.2). Weitere Energieeinsparungen sind mit mechanischer Verdichtung (MBV,
siehe Abschnitt 4.2.9.2.1) möglich, wie ebenfalls aus der Tabelle hervorgeht.
Verdampfertyp Gesamtenergieverbrauch
(kWh/kg verdampftes Wasser)
TBV, 3 Stufen 0,140
TBV, 4 Stufen 0,110
TBV, 5 Stufen 0,084
TBV, 6 Stufen 0,073
TBV, 7 Stufen 0,060
MBV, eine Stufe 0,015
Tabelle 4.20: Vergleich der Effizienz bei Mehrfacheffektverdampfern in der Milchwirtschaft
Angaben zufolge hat im Zuckersektor der Zuckersaft nach der Reinigung einen Feststoffgehalt von ca. 15 %,
und dieser Gehalt muss erhöht werden, damit der Zucker extrahiert werden kann. Durch Verdampfung kann der
Feststoffgehalt von 15 % auf über 68 % erhöht werden. Sie beruht auf dem Prinzip des Wärmetauschs zwischen
dem Zuckersaft und dem in einem Kessel erzeugten Dampf. Der Wärmetausch zwischen dem Zuckersaft und
dem Niederdruckdampf erfolgt in einem mehrstufigen Verdampfer. Dabei wird der aus dem Saft beim ersten
Austausch entstandene Dampf wiederverwertet. In der Praxis wird der Niederdruckdampf vom Generator nach
einem Wärmetausch kondensiert und zur Versorgung des Kessels rückgeführt. In demselben Austausch
verdampft ein Teil des Wassers aus dem Zuckersaft, und der so erzeugte Dampf heizt den zweiten Effekt, in
dem dann ein weiterer Teil des Wassers verdampft. So schließt sich ein Effekt an den anderen an. Dieser
Vorgang kann bis zu sechsmal wiederholt werden. Dadurch, dass von einem Effekt zum nächsten Druck und
Temperatur abnehmen, kann der Vorgang mehrere Male mit etwa derselben Energiemenge wiederholt werden.
Eine große Beispielmolkerei stellt getrocknete Produkte, frische Produkte, Schnittkäse und Butter her. Im Jahr
2000 wurden dort insgesamt etwa 321.000 Liter Milch verarbeitet, und die Gesamtproduktion von Milch- und
Molkepulver belief sich auf etwa 19.000 Tonnen. In dieser Molkerei werden sowohl ein Einstufenverdampfer
als auch ein fünfstufiger Fallfilmverdampfer eingesetzt. Der Einstufenverdampfer hat eine Aufnahmekapazität
von 30.000 l/h; die Vorkonzentration erfolgt durch MBV, die Konzentration durch TBV. Der Fünfstufenverdampfer
hat eine Aufnahmekapazität von 22.000 l/h, und sowohl Vorkonzentration als auch Konzentration
erfolgen mit TBV. Es wurden Energieeinsparungen bei Verwendung des Fünfstufenverdampfers berichtet.
Anwendbarkeit
Anwendbar in der Zuckerindustrie, in der Stärkeverarbeitung, beim Aufkonzentrieren von Tomaten-, Apfel- und
Zitrussaft sowie bei der Verdampfung von Milch und Molke.
Referenzliteratur
[39, Verband der Deutschen Milchwirtschaft (German Dairy Association), 2001, 61, CEFS, 2001, 65, Germany,
2002]
4.2.9.2 Brüdenverdichtung
Durch die Verdichtung von Brüden kann der Energiebedarf von Konzentrationsprozessen in der Nahrungsmittelproduktion
deutlich gesenkt werden. So wird beispielsweise bei der Würzekochung in Brauereien Wasserdampf
abgegeben. Die Wärme, die zum Verdampfen des Wassers und zum Konzentrieren der Lösung eingesetzt
wird, kann durch Kondensation des abgegebenen Dampfes (Brüden) rückgewonnen werden. Gängige Arten von
Verdichtern sind Rotationsverdichter, Schneckenverdichter, Radialstrom-Turboverdichter und Gebläse.
Damit die im Brüden gespeicherte Kondensationswärme genutzt werden kann, um zusätzliche Wärme für den
Konzentrationsprozess zu liefern, muss die Brüdenverdichtung bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunkts
stattfinden. Zur Erhöhung der Kondensationstemperatur wird der Brüden um 0,1 - 0,5 bar (0,1 - 0,5 hPa)
verdichtet. Dann wird die Kondensationswärme des verdichteten Brüdens über einen Wärmetauscher zur
Konzentrationseinheit zurückgeführt.
RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Januar 2006 289