Projektwiki - ein Wiki mit Schülern für Schüler. - Benutzerbeiträge [de]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Homogenisator

2021-12-09T10:26:16Z

Belofb:

== Funktionsweise ==
Ein Homogenisator ist eine Maschine welche die Partikelgröße verändert/verkleinert. Das bekannteste Einsatzgebiet ist die Milch verarbeitende Industrie.
Das Homogenisieren reduziert und vereinheitlicht die Partikelgröße eines flüssigen Produktes wie z.B. Fruchtsäfte, Getränke, Aromen-Emulsionen und Saucen durch die hohe Scherwirkung im Homogenisierventil. Dadurch werden Konsistenz und Geschmack maßgeblich positiv beeinflusst.
Das Produkt erfährt durch den Druckabbau im Homogenisierventilspalt eine hohe Scherung, Turbulenz, und Kavitation welche die gewünschten Eigenschaften bewirken.

Dabei werden in der Flüssigkeit vorhandene Partikel und Tröpfchen unterschiedlichster Größe im Homogenisierventil bis in den Submikrometerbereich zerkleinert. Je nach Rezeptur entstehen dabei typischer Weise gleichförmige Partikel oder Tröpfchen von 0,4 bis 1 µm.

Ein Homogenisator kann bei verschiedenen Produkten eingesetzt werden und diese so zu verbessern.

*Fettemulsionen
*Fruchtpüree und –konzentrate
*Puddings
*Aromen
*Gelatine
*Püree
*Babynahrung
*Gummi arabicum
*Saucen
*Kastanien-/ Haselnusspasten
*Honig
Sojamilch
Schokolade
Ketchup
Sirup
Trübstoffe
Margarine
Tomatensaft
Süßwaren
Fleischpaste
Tomatenpaste /
-konzentrat
Desserts
Tiernahrung
Tomatenprodukte
Eiprodukte
Gemüse
Fischemulsionen
Geschmackstoffe
Lebensmittelemulsionen
Fruchtsäfte

Andere Anwendungsbereiche sind Pharmazie, Biotechnologie, Kosmetik.

Interessante links: https://www.youtube.com/watch?v=70zSeRKmIEw, https://www.youtube.com/watch?v=_7Bu7zVtJ8g

=== kleines Quiz am Ende ===
<div class="multiplechoice-quiz">

Welche Eigenschaften ändern sich durch die Homogenisierung von Milch?
(der Geschmack) (!die Haltbarkeit) (!die Farbe) (die Verträglichkeit) (schnellere Trennung von Fett und Wasser)

Was bedeutet homogen?
(!ähnlich) (!anderst) (!zusammen) (gleich) (!gemischt)

</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T13:46:41Z

Belofb: /* Verwendung */

== Industrieller Extraktionsprozess ==

[[Datei:Grundfließbild Industrielle Extraktion.jpg|thumb|Grundfließbild Industrielle Extraktion|600px]]

=== Definition ===

Bei dem Extraktionsprozess handelt es sich um ein Trennverfahren, bei dem mit Hilfe eines Lösemittels die löslichen Bestandteile (Extrakt) aus einem Feststoff (Extraktionsgut) heraus gelöst werden.

Das Grundfließbild zeigt die Prozessschritte und Stoffströme eines Industriellen Extraktionsverfahren.
Im wesentlichen besteht der abgebildete Extraktionsprozess aus drei Prozessschritten:

* Dem eigentlichen Extraktionsprozess
* Dem Eindampfungsprozess
* Dem Trocknungsprozess

=== 1. Extraktionsprozess ===

Das Lösemittel löst den Extraktstoff, sodass eine Extraktstofflösung entsteht. Die Extraktstoffklösung besteht aus dem Lösemittel und dem gelösten Extraktstoff.
Die Extraktstofflösung wird nach dem Extraktionsprozess zum nächsten Prozessschritt, der Eindampfung, transportiert.
Beispiele für Extraktionsprozesse:
* Kaffee kochen
* Tee kochen
* Kristallzuckerherstellung
* Bierherstellung
* Gemüsebrühe

=== 2. Zentrifugierprozess (Nebenprozess) ===

Neben der Extraktstofflösung bleibt ein nasser Extraktionrückstand zurück. Diesem wird durch den Zentrifugierprozess die restliche Extraktstofflösung entzogen.
Die im Zentrifugierprozess gewonnene Extraktstofflösung wird dem Stoffstrom zum Eindampfungsprozess zugeführt.
Der zurückbleibende, entfeuchtete Extraktionsrückstand wird aus der Anlage ausgetragen. Im Fall von Kaffeepulver kann er für die Dampferzeugung als Brennstoff verwendet werden.

=== 3.Eindampfungsprozess ===

Im Eindampfungsprozess wird die Extraktstofflösung aufkonzentriert. Das heißt der Extraktstofflösung wird durch ein thermisches Verfahren, dem Eindampfungsprozess, soviel thermische Energie zugeführt, dass das Lösemittel in der Extraktstofflösung verdampft. Der Anteil an Lösemittel in der Extraktstofflösung sinkt, während der Anteil des Extraktstoffes (Feststoffpartikel) zunimmt, da die Feststoffmenge gleich bleibt. Bei weniger Lösungsmittel ergibt sich damit eine höhere Konzentration.

Anlagenbeispiele: Robert-Verdampfer
Die konzentrierte Extraktstofflösung wird dem Trocknungsprozess zugeführt.

=== 4. Trocknungsprozess===

Im Trocknungsprozess wird der konzentrierten Extraktstofflösung das restliche Lösemittel (Feuchtigkeit) durch ein thermisches Verfahren entzogen.
Zurück bleibt in Pulverform der Extraktstoff.

Anlagenbeispiele: Walzentrockner, Sprühtrockner
Ein Nachtrocknen kann mittels eines Wirbelschichttrockners geschehen.

=== 5. Lösemittelkreislauf ===

Die Brüden, die aus dem Eindampfungsprozess (als Wasserdampf) und aus dem Trocknungsprozess (als feuchte Luft) hervorgehen, werden aufgefangen und zu einem Kondensator geleitet. In dem Kondensationsprozess gehen die Brüden von ihren gasförmigen Zustand wieder in einen flüssigen Zustand über. Das flüssige zurückgewonnene Lösemittel kann dem
Extraktionsprozess wieder zugeführt werden.

== Extraktionsprozess Labor ==
=== Pfeffer/ Piperin ===

[https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gif#/media/File:Soxhlet_mechanism.gif Extraktion Soxhlet- Rückflusskühler]

<iframe src="https://player.vimeo.com/video/159944215" width="640" height="360" frameborder="0" allow="autoplay; fullscreen; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
<br />

Piperin ist das am häufigsten vorkommende Alkaloid im Pfeffer und ist wahrscheinlich für die Schärfe des Pfeffers verantwortlich. Je nach Pfeffersorten beträgt der Anteil an Piperin 5-9%. Dieses Alkaloid ist ein gelblicher Feststoff, der eine Kristallstruktur besitzt, sehr lichtempfindlich ist und 1819 von Hans Christian Örsted erstmals isoliert wurde. Es ist im Fruchtfleisch und in der Zellwand enthalten.

Die Isolation von Piperin erfolgt mit Hilfe einer Soxhlet- Extraktionsapparat. Bei diesem Verfahren wird in einen Rundkolben ein Lösungsmittel (Diclormethan) gegeben, welche Piperin gut löst und in der Lage ist diesen aus Pfeffer zu extrahieren. Auf den Rundkolben wird ein Soxhlet- Aufsatz aufgesetzt, in dessen Extraktionsraum sich eine Extraktionshülse mit gemahlenem Pfeffer befindet. Auf den Soxhlet- Aufsatz wird anschließend ein Rückflusskühler gesetzt und das Lösungsmittel im Rundkolben bis zum Sieden erhitzt. Das Lösungsmittel verdampft, steigt über das Dampfleitungsrohr auf, kondensiert im Rückflusskühler und läuft in den Extraktionsraum, wobei es das im Pfeffer enthaltene Piperin herauslöst. Durch weiteres Zutropfen des Lösungsmittels, steigt der Flüssigkeitspegel bis zur Höhe des Heberohrs an. Wenn diese Höhe erreicht ist, wird das Lösungsmittel durch die auftretende Saughebewirkung in den Kolben zurück befördert. Dieser Prozess findet solange statt, bis das gesamte im Pfeffer enthaltene Piperin isoliert wurde. Dabei wird das im Rundkolben enthaltene Lösungsmittel bzw. Extrakt mit Hilfe eines Rotationsverdampfers konzentriert. Zurück bleib ein gelblicher Feststoff, das Piperin.
== Extraktion mit überkritischem CO2 ==
Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
===Eigenschaften===
Im überkritischen Aggregatzustand hat Kohlenstoffdioxid deutlich andere Eigenschaften als unter Normbedingungen, die zwischen den Eigenschaften von Gas und Flüssigkeit liegen. So ist es genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas.[1]
[[File:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch.png|Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch]]

Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
Eigenschaften

===Verwendung===
Durch die leichte Verfügbarkeit, die Ungiftigkeit und die leichte Abtrennung von den gelösten Stoffen ist überkritisches Kohlenstoffdioxid ein vielversprechendes Lösungsmittel für vielfältige Anwendungen.
Überkritisches Kohlenstoffdioxid ist dank seiner Fließfähigkeit eine überaus agile Substanz. Dadurch kann es in andere Stoffe eindringen und wird in der Industrie als Extraktionsmittel oder Destraktionsmittel (z. B. zur Entkoffeinierung von Kaffee) genutzt. Im Jahr 2007 wurden bereits ein Fünftel aller entkoffeinierten Kaffees durch Extraktion mit überkritischem Kohlenstoffdioxid hergestellt. Es wird aber auch für eine Vielzahl anderer industrieller Prozesse als Aufschäummittel, Kühlmittel und Lösungsmittel genutzt.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Löslichkeit verschiedener chemischer Stoffklassen in fluidem CO2

{| class="wikitable"
! Löslichkeit
! Substanzklassen
! Lebensmittelinhaltsstoffe
|-
|gut
|lipophile unpolare Komponenten, mittelpolare Komponenten von niedrigem und mittlerem Molekulargewicht
|Aromen, Terpene, Fette und Öle
|-
|mittel
|polare Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht
|Coffein, Nikotin, Cholesterin, Wasser, niedrige Fettsäuren, Alkohole, Wachse
|-
|keine
|stark polare Stoffe, unpolare Stoffe mit höherem Molekulargewicht
|Aminosäuren, Proteine, Kohlehydrate, Fettsäuren
|}

== Quiz ==
Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Was versteht man unter "Extrahieren"?
(!Mischen) (!Absorbieren) (Herauslösen) (!Trocknen)(!Vereinigen)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">
Aus welchen drei '''wesentlichen''' Prozessschritten besteht ein Extraktionsprozess?
(!Kondensieren) (!Zentrifugieren) (Eindampfungsprozess) (Trocknungsprozess )(Extraktionsprozess)(!Brüden)(!Extraktionsgut)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Wozu dient das Extrahieren von Piperin?
(Nachweis für die Schärfe von Pfeffer) (!Nachweis für die Schärfe von Messern) (!Nachweis von Pinheads und Lightberries) (Nachweis eines gelblichen Feststoffes) (!Nachweis eines grünlichen Feststoffes)

</div>
== Internetseiten==
https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Überkritisches_Kohlenstoffdioxid

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T13:42:41Z

Belofb: /* Extraktion mit überkritischem CO2 */

== Industrieller Extraktionsprozess ==

[[Datei:Grundfließbild Industrielle Extraktion.jpg|thumb|Grundfließbild Industrielle Extraktion|600px]]

=== Definition ===

Bei dem Extraktionsprozess handelt es sich um ein Trennverfahren, bei dem mit Hilfe eines Lösemittels die löslichen Bestandteile (Extrakt) aus einem Feststoff (Extraktionsgut) heraus gelöst werden.

Das Grundfließbild zeigt die Prozessschritte und Stoffströme eines Industriellen Extraktionsverfahren.
Im wesentlichen besteht der abgebildete Extraktionsprozess aus drei Prozessschritten:

* Dem eigentlichen Extraktionsprozess
* Dem Eindampfungsprozess
* Dem Trocknungsprozess

=== 1. Extraktionsprozess ===

Das Lösemittel löst den Extraktstoff, sodass eine Extraktstofflösung entsteht. Die Extraktstoffklösung besteht aus dem Lösemittel und dem gelösten Extraktstoff.
Die Extraktstofflösung wird nach dem Extraktionsprozess zum nächsten Prozessschritt, der Eindampfung, transportiert.
Beispiele für Extraktionsprozesse:
* Kaffee kochen
* Tee kochen
* Kristallzuckerherstellung
* Bierherstellung
* Gemüsebrühe

=== 2. Zentrifugierprozess (Nebenprozess) ===

Neben der Extraktstofflösung bleibt ein nasser Extraktionrückstand zurück. Diesem wird durch den Zentrifugierprozess die restliche Extraktstofflösung entzogen.
Die im Zentrifugierprozess gewonnene Extraktstofflösung wird dem Stoffstrom zum Eindampfungsprozess zugeführt.
Der zurückbleibende, entfeuchtete Extraktionsrückstand wird aus der Anlage ausgetragen. Im Fall von Kaffeepulver kann er für die Dampferzeugung als Brennstoff verwendet werden.

=== 3.Eindampfungsprozess ===

Im Eindampfungsprozess wird die Extraktstofflösung aufkonzentriert. Das heißt der Extraktstofflösung wird durch ein thermisches Verfahren, dem Eindampfungsprozess, soviel thermische Energie zugeführt, dass das Lösemittel in der Extraktstofflösung verdampft. Der Anteil an Lösemittel in der Extraktstofflösung sinkt, während der Anteil des Extraktstoffes (Feststoffpartikel) zunimmt, da die Feststoffmenge gleich bleibt. Bei weniger Lösungsmittel ergibt sich damit eine höhere Konzentration.

Anlagenbeispiele: Robert-Verdampfer
Die konzentrierte Extraktstofflösung wird dem Trocknungsprozess zugeführt.

=== 4. Trocknungsprozess===

Im Trocknungsprozess wird der konzentrierten Extraktstofflösung das restliche Lösemittel (Feuchtigkeit) durch ein thermisches Verfahren entzogen.
Zurück bleibt in Pulverform der Extraktstoff.

Anlagenbeispiele: Walzentrockner, Sprühtrockner
Ein Nachtrocknen kann mittels eines Wirbelschichttrockners geschehen.

=== 5. Lösemittelkreislauf ===

Die Brüden, die aus dem Eindampfungsprozess (als Wasserdampf) und aus dem Trocknungsprozess (als feuchte Luft) hervorgehen, werden aufgefangen und zu einem Kondensator geleitet. In dem Kondensationsprozess gehen die Brüden von ihren gasförmigen Zustand wieder in einen flüssigen Zustand über. Das flüssige zurückgewonnene Lösemittel kann dem
Extraktionsprozess wieder zugeführt werden.

== Extraktionsprozess Labor ==
=== Pfeffer/ Piperin ===

[https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gif#/media/File:Soxhlet_mechanism.gif Extraktion Soxhlet- Rückflusskühler]

<iframe src="https://player.vimeo.com/video/159944215" width="640" height="360" frameborder="0" allow="autoplay; fullscreen; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
<br />

Piperin ist das am häufigsten vorkommende Alkaloid im Pfeffer und ist wahrscheinlich für die Schärfe des Pfeffers verantwortlich. Je nach Pfeffersorten beträgt der Anteil an Piperin 5-9%. Dieses Alkaloid ist ein gelblicher Feststoff, der eine Kristallstruktur besitzt, sehr lichtempfindlich ist und 1819 von Hans Christian Örsted erstmals isoliert wurde. Es ist im Fruchtfleisch und in der Zellwand enthalten.

Die Isolation von Piperin erfolgt mit Hilfe einer Soxhlet- Extraktionsapparat. Bei diesem Verfahren wird in einen Rundkolben ein Lösungsmittel (Diclormethan) gegeben, welche Piperin gut löst und in der Lage ist diesen aus Pfeffer zu extrahieren. Auf den Rundkolben wird ein Soxhlet- Aufsatz aufgesetzt, in dessen Extraktionsraum sich eine Extraktionshülse mit gemahlenem Pfeffer befindet. Auf den Soxhlet- Aufsatz wird anschließend ein Rückflusskühler gesetzt und das Lösungsmittel im Rundkolben bis zum Sieden erhitzt. Das Lösungsmittel verdampft, steigt über das Dampfleitungsrohr auf, kondensiert im Rückflusskühler und läuft in den Extraktionsraum, wobei es das im Pfeffer enthaltene Piperin herauslöst. Durch weiteres Zutropfen des Lösungsmittels, steigt der Flüssigkeitspegel bis zur Höhe des Heberohrs an. Wenn diese Höhe erreicht ist, wird das Lösungsmittel durch die auftretende Saughebewirkung in den Kolben zurück befördert. Dieser Prozess findet solange statt, bis das gesamte im Pfeffer enthaltene Piperin isoliert wurde. Dabei wird das im Rundkolben enthaltene Lösungsmittel bzw. Extrakt mit Hilfe eines Rotationsverdampfers konzentriert. Zurück bleib ein gelblicher Feststoff, das Piperin.
== Extraktion mit überkritischem CO2 ==
Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
===Eigenschaften===
Im überkritischen Aggregatzustand hat Kohlenstoffdioxid deutlich andere Eigenschaften als unter Normbedingungen, die zwischen den Eigenschaften von Gas und Flüssigkeit liegen. So ist es genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas.[1]
[[File:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch.png|Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch]]

Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
Eigenschaften

===Verwendung===
Durch die leichte Verfügbarkeit, die Ungiftigkeit und die leichte Abtrennung von den gelösten Stoffen ist überkritisches Kohlenstoffdioxid ein vielversprechendes Lösungsmittel für vielfältige Anwendungen.
Überkritisches Kohlenstoffdioxid ist dank seiner Fließfähigkeit eine überaus agile Substanz. Dadurch kann es in andere Stoffe eindringen und wird in der Industrie als Extraktionsmittel oder Destraktionsmittel (z. B. zur Entkoffeinierung von Kaffee) genutzt. Im Jahr 2007 wurden bereits ein Fünftel aller entkoffeinierten Kaffees durch Extraktion mit überkritischem Kohlenstoffdioxid hergestellt. Es wird aber auch für eine Vielzahl anderer industrieller Prozesse als Aufschäummittel, Kühlmittel und Lösungsmittel genutzt.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Löslichkeit verschiedener chemischer Stoffklassen in fluidem CO2

{| class="wikitable"
! Löslichkeit
! Substanzklassen
! Lebensmittelinhaltsstoffe
|-
|gut
|1.2
|1.3
|-
|mittel
|2.2
|2.3
|-
|keine
|3.2
|3.3
|}

== Quiz ==
Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Was versteht man unter "Extrahieren"?
(!Mischen) (!Absorbieren) (Herauslösen) (!Trocknen)(!Vereinigen)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">
Aus welchen drei '''wesentlichen''' Prozessschritten besteht ein Extraktionsprozess?
(!Kondensieren) (!Zentrifugieren) (Eindampfungsprozess) (Trocknungsprozess )(Extraktionsprozess)(!Brüden)(!Extraktionsgut)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Wozu dient das Extrahieren von Piperin?
(Nachweis für die Schärfe von Pfeffer) (!Nachweis für die Schärfe von Messern) (!Nachweis von Pinheads und Lightberries) (Nachweis eines gelblichen Feststoffes) (!Nachweis eines grünlichen Feststoffes)

</div>
== Internetseiten==
https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Überkritisches_Kohlenstoffdioxid

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T13:23:31Z

Belofb:

== Industrieller Extraktionsprozess ==

[[Datei:Grundfließbild Industrielle Extraktion.jpg|thumb|Grundfließbild Industrielle Extraktion|600px]]

=== Definition ===

Bei dem Extraktionsprozess handelt es sich um ein Trennverfahren, bei dem mit Hilfe eines Lösemittels die löslichen Bestandteile (Extrakt) aus einem Feststoff (Extraktionsgut) heraus gelöst werden.

Das Grundfließbild zeigt die Prozessschritte und Stoffströme eines Industriellen Extraktionsverfahren.
Im wesentlichen besteht der abgebildete Extraktionsprozess aus drei Prozessschritten:

* Dem eigentlichen Extraktionsprozess
* Dem Eindampfungsprozess
* Dem Trocknungsprozess

=== 1. Extraktionsprozess ===

Das Lösemittel löst den Extraktstoff, sodass eine Extraktstofflösung entsteht. Die Extraktstoffklösung besteht aus dem Lösemittel und dem gelösten Extraktstoff.
Die Extraktstofflösung wird nach dem Extraktionsprozess zum nächsten Prozessschritt, der Eindampfung, transportiert.
Beispiele für Extraktionsprozesse:
* Kaffee kochen
* Tee kochen
* Kristallzuckerherstellung
* Bierherstellung
* Gemüsebrühe

=== 2. Zentrifugierprozess (Nebenprozess) ===

Neben der Extraktstofflösung bleibt ein nasser Extraktionrückstand zurück. Diesem wird durch den Zentrifugierprozess die restliche Extraktstofflösung entzogen.
Die im Zentrifugierprozess gewonnene Extraktstofflösung wird dem Stoffstrom zum Eindampfungsprozess zugeführt.
Der zurückbleibende, entfeuchtete Extraktionsrückstand wird aus der Anlage ausgetragen. Im Fall von Kaffeepulver kann er für die Dampferzeugung als Brennstoff verwendet werden.

=== 3.Eindampfungsprozess ===

Im Eindampfungsprozess wird die Extraktstofflösung aufkonzentriert. Das heißt der Extraktstofflösung wird durch ein thermisches Verfahren, dem Eindampfungsprozess, soviel thermische Energie zugeführt, dass das Lösemittel in der Extraktstofflösung verdampft. Der Anteil an Lösemittel in der Extraktstofflösung sinkt, während der Anteil des Extraktstoffes (Feststoffpartikel) zunimmt, da die Feststoffmenge gleich bleibt. Bei weniger Lösungsmittel ergibt sich damit eine höhere Konzentration.

Anlagenbeispiele: Robert-Verdampfer
Die konzentrierte Extraktstofflösung wird dem Trocknungsprozess zugeführt.

=== 4. Trocknungsprozess===

Im Trocknungsprozess wird der konzentrierten Extraktstofflösung das restliche Lösemittel (Feuchtigkeit) durch ein thermisches Verfahren entzogen.
Zurück bleibt in Pulverform der Extraktstoff.

Anlagenbeispiele: Walzentrockner, Sprühtrockner
Ein Nachtrocknen kann mittels eines Wirbelschichttrockners geschehen.

=== 5. Lösemittelkreislauf ===

Die Brüden, die aus dem Eindampfungsprozess (als Wasserdampf) und aus dem Trocknungsprozess (als feuchte Luft) hervorgehen, werden aufgefangen und zu einem Kondensator geleitet. In dem Kondensationsprozess gehen die Brüden von ihren gasförmigen Zustand wieder in einen flüssigen Zustand über. Das flüssige zurückgewonnene Lösemittel kann dem
Extraktionsprozess wieder zugeführt werden.

== Extraktionsprozess Labor ==
=== Pfeffer/ Piperin ===

[https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gif#/media/File:Soxhlet_mechanism.gif Extraktion Soxhlet- Rückflusskühler]

<iframe src="https://player.vimeo.com/video/159944215" width="640" height="360" frameborder="0" allow="autoplay; fullscreen; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
<br />

Piperin ist das am häufigsten vorkommende Alkaloid im Pfeffer und ist wahrscheinlich für die Schärfe des Pfeffers verantwortlich. Je nach Pfeffersorten beträgt der Anteil an Piperin 5-9%. Dieses Alkaloid ist ein gelblicher Feststoff, der eine Kristallstruktur besitzt, sehr lichtempfindlich ist und 1819 von Hans Christian Örsted erstmals isoliert wurde. Es ist im Fruchtfleisch und in der Zellwand enthalten.

Die Isolation von Piperin erfolgt mit Hilfe einer Soxhlet- Extraktionsapparat. Bei diesem Verfahren wird in einen Rundkolben ein Lösungsmittel (Diclormethan) gegeben, welche Piperin gut löst und in der Lage ist diesen aus Pfeffer zu extrahieren. Auf den Rundkolben wird ein Soxhlet- Aufsatz aufgesetzt, in dessen Extraktionsraum sich eine Extraktionshülse mit gemahlenem Pfeffer befindet. Auf den Soxhlet- Aufsatz wird anschließend ein Rückflusskühler gesetzt und das Lösungsmittel im Rundkolben bis zum Sieden erhitzt. Das Lösungsmittel verdampft, steigt über das Dampfleitungsrohr auf, kondensiert im Rückflusskühler und läuft in den Extraktionsraum, wobei es das im Pfeffer enthaltene Piperin herauslöst. Durch weiteres Zutropfen des Lösungsmittels, steigt der Flüssigkeitspegel bis zur Höhe des Heberohrs an. Wenn diese Höhe erreicht ist, wird das Lösungsmittel durch die auftretende Saughebewirkung in den Kolben zurück befördert. Dieser Prozess findet solange statt, bis das gesamte im Pfeffer enthaltene Piperin isoliert wurde. Dabei wird das im Rundkolben enthaltene Lösungsmittel bzw. Extrakt mit Hilfe eines Rotationsverdampfers konzentriert. Zurück bleib ein gelblicher Feststoff, das Piperin.
== Extraktion mit überkritischem CO2 ==
Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
===Eigenschaften===
Im überkritischen Aggregatzustand hat Kohlenstoffdioxid deutlich andere Eigenschaften als unter Normbedingungen, die zwischen den Eigenschaften von Gas und Flüssigkeit liegen. So ist es genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas.[1]
[[File:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch.png|Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram deutsch]]

Überkritisches Kohlenstoffdioxid (auch superkritisches Kohlenstoffdioxid oder scCO2, von englisch "supercritical") ist Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.
Eigenschaften
Im überkritischen Aggregatzustand hat Kohlenstoffdioxid deutlich andere Eigenschaften als unter Normbedingungen, die zwischen den Eigenschaften von Gas und Flüssigkeit liegen. So ist es genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas.[1]
Verwendung
Durch die leichte Verfügbarkeit, die Ungiftigkeit und die leichte Abtrennung von den gelösten Stoffen ist überkritisches Kohlenstoffdioxid ein vielversprechendes Lösungsmittel für vielfältige Anwendungen.
Überkritisches Kohlenstoffdioxid ist dank seiner Fließfähigkeit eine überaus agile Substanz. Dadurch kann es in andere Stoffe eindringen und wird in der Industrie als Extraktionsmittel oder Destraktionsmittel (z. B. zur Entkoffeinierung von Kaffee) genutzt, weil es eine hohe Löslichkeit für organische Bodensubstanzen aufweist. Der Prozessfortschritt
kann dabei zum Beispiel on-line mittels NIR-Techniken verfolgt werden.[3] Im Jahr 2007 wurden bereits ein Fünftel aller entkoffeinierten Kaffees durch Extraktion mit überkritischem Kohlenstoffdioxid hergestellt.[4] Es wird aber auch für eine Vielzahl anderer industrieller Prozesse als Aufschäummittel, Kühlmittel und Lösungsmittel[5] genutzt.
Mit überkritischem CO2 lassen sich organische Präparate sehr schonend trocknen (z.B. für die Rasterelektronenmikroskopie). Dabei werden die Proben erst vernetzt, das Wasser stufenweise gegen ein Lösemittel ausgetauscht (meist Aceton) und das Aceton mit überkritischem CO2 ausgetragen. Durch diese Vorgehensweise bleiben die Strukturen weitestgehend erhalten und es treten nur wenige Artefakte
== Quiz ==
Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Was versteht man unter "Extrahieren"?
(!Mischen) (!Absorbieren) (Herauslösen) (!Trocknen)(!Vereinigen)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">
Aus welchen drei '''wesentlichen''' Prozessschritten besteht ein Extraktionsprozess?
(!Kondensieren) (!Zentrifugieren) (Eindampfungsprozess) (Trocknungsprozess )(Extraktionsprozess)(!Brüden)(!Extraktionsgut)

</div>

Frage:

<div class="multiplechoice-quiz">

Wozu dient das Extrahieren von Piperin?
(Nachweis für die Schärfe von Pfeffer) (!Nachweis für die Schärfe von Messern) (!Nachweis von Pinheads und Lightberries) (Nachweis eines gelblichen Feststoffes) (!Nachweis eines grünlichen Feststoffes)

</div>
== Internetseiten==
https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Überkritisches_Kohlenstoffdioxid

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T12:17:25Z

Belofb: /* Pfeffer/ Piperin */

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T11:20:30Z

Belofb: /* Pfeffer/ Piperin */

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Extraktion

2021-02-02T11:11:22Z

Belofb: /* 5. Lösemittelkreislauf */

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Trocknen

2020-12-16T16:55:38Z

Belofb: /* Trockenschrank */

== Trocknen ==
=== Verfahrensprinzip und Ziele ===
Konservieren: Trocknen ist die älteste Konservierungsmethode für Obst, Gemüse, Fleisch und Fisch

Bei der thermischen Trocknung wird die zu entfernende Feuchte verdunstet oder verdampft. Der Prozess ist energieaufwendiger als die mechanische Entfeuchtung. Deshalb soll der Feststoff vor der Trocknung möglichst, z.B. mit Zentrifugen, entfeuchtet werden. Bei der Herstellung von Pulver z.b. durch Sprühtrocknung wird die Feststoffkonzentration vor der Trocknung durch Eindampfung erhöht.

Der thermische Trocknungsprozess besteht aus drei wesentlichen Teilprozessen:
* Wärmeübertragung von der Umgebung zum Feuchtgut
* Phasenumwandlung des Lösungsmittels (meistens Wasser) vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand.
* Abtransport des Lösungsmitteldampfes (meistens Wasserdampf)

Es gibt drei Arten der Wärmezufuhr
* konvektive Trocknung durch einen heißen Gasstrom
* Kontakttrocknung durch heiße Flächen (Wärmeleitung)
* Strahlungstrocknung, bei der die Energie über elektromagnetische Wellen zugeführt wird.

An vielen Trocknungsprozessen sind mehrere Arten der Wärmeübertragung beteiligt

Die Dampfabfuhr erfolgt durch Diffusion (Stoffaustausch) in die Umgebungsluft (oder Inertgas) oder durch Dampfströmung, wie beispielsweise bei der Vakuumtrocknung.

=== Aufgabenstellung ===
Vorgegebenen Wassergehalt für ein Produkt einzustellen, ohne dabei das Produkt zu schädigen. Gemäß ihrer Struktur können die zu trocknenden Lebensmittel in drei Kategorien eingeteilt werden:

* Produkte mit intakten Zellverbänden wie Obst, Gemüse, Fleisch und Mikroorganismen. Um die Struktur zu erhalten, müssen die Trocknungstemperaturen möglichst niedrig gewählt werden ==> Konvektionstrocknung und Gefriertrocknung
* Pastenförmige Produkte wie Teigwaren und Käse ==> Band - und Walzentrocknung
* Flüssige Produkte, in denen die Trockensubstanz gelöst oder suspendiert vorliegt. Es kann mit höheren Temperaturen gearbeitet werden, wegen des besseren Stofftransportes innerhalb des Produktes ==> Sprüh- und Gefriertrocknung.

= Trocknerbauarten =
== Trockner für Feststoffschüttungen ==
=== Trockenschrank ===
Trockenschränke sind diskontinuierlich betriebene Trockner. Das Feuchtgut wird auf einzelne Bleche aufgegeben und in eine Trockenkammer eingeschoben. Wegen ihrer universellen Einsetzbarkeit haben diese Trockner nach wie vor eine große Bedeutung, obwohl der Betrieb der Trockner personalintensiv ist und hinsichtlich der Arbeitshygiene problematisch ist. Häufig werden sie in mittelständischen Betrieben eingesetzt oder werden in Industriebetrieben für Pilotversuche und Produktentwicklung benötigt. In der Landwirtschaft können sie für die Trocknung aller Arten von Früchten eingesetzt werden und so Nachernteschäden minimieren. Häufig können diese Anlagen auch durch Komponenten zu Nutzung der Sonnenenergie ergänzt werden und damit zur Energiekostensenkung beitragen.
==== Hordentrockner ====
==== Umlufttrockenschrank ====
==== Kammertrockner ====

=== Stromtrocker ===
==== Ringtrocker ====
https://www.gea.com/de/products/dryers-particle-processing/ring-dryers/feed-type-ring-dryer.jsp?

=== Drehrohrtrockner ===
Drehrohrtrockner werden zum Trocknen von Zucker verwendet:<br />
Prospekt der Firma BMA:
https://www.bma-worldwide.com/de/zuckertrocknung/zuckertrocknungs-und-kuehlanlagen.html

Beispiel: Zuckerrübenschnitzel, Zucker
=== Bandtrockner ===
Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Bandtrocknern, die sich in der Art der Wärmezufuhr unterscheiden.
==== Bandtrockner A ====
Typ A wird mit Luft betrieben, die durch das Fördergut hindurch strömt. Dabei führt die heiße Luft die für die Trocknung benötigte Wärme zu, nimmt die verdampfte Feuchtigkeit auf und transportiert diese aus dem Trockner. Es sind Stoffe geeignet, die durchströmbar sind, wie z.B. Teeblätter.
===== Mehrbandtrockner =====
==== Bandtrockner B, konduktiv ====
Vakuumbandtrockner wird für pastenartige Mischungen zum Trocknen verwendet. Durch das Vakuum verdampft das Wasser schonend schon bei niedrigen Temperaturen und es bleibt ein trockenes Produkt zurück, dass anschließend auf die gewünschte Größe zerkleinert wird (z.B. in einer Hammermühle). Die pastenartige Konsistenz wird zuvor durch Eindampfung in einem Dünnschichtverdampfer (Rotorverdampfer) erreicht.

==== Beispiele: ====
Trockensuppen
Milo (Malzprodukt, Nestle))

==== Weblinks: ====
[http://www.bucherunipektin.com/sites/default/files/download_center/BRO_DRY_DE.pdf Bandtrockner der Fa. Bucherpektin]

=== Walzentrockner ===
Auf eine von innen mit Dampf beheizte Walze (Temperatur zwischen 100 und 300 °C) wird ein dünner Film des flüssigen Produkts aufgetragen. Das Auftragen als dünner Film bewirkt eine Oberflächenvergrößerung, so dass die Trocknung innerhalb einer Umdrehung der Walze erfolgen kann.
Es gibt eine [http://www.andritzgouda.com/flipbooks/Drumdryer/ ausführliche Broschüre] auf Englisch zur Funktion des Walzentrockners auf der Internetseite der [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/site Fa. Andritz Gouda] (früher GMF-Gouda).

Beispiele aus der Lebensmitteltechnik:
* [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/proceslijn/Dried_milk/ Herstellung von Milchpulver] für die Schokoladenherstellung
* Herstellung von industriell hergestellten [http://de.wikipedia.org/wiki/Kartoffelp%C3%BCree#Instant-Kartoffelp.C3.BCree Instant-Kartoffelpüree]
* Herstellung von [http://www.prozesstechnik-online.de/home/-/article/31534493/32168957?returnToFullPageURL=back; Instantbabynahrung auf Getreidebasis] (Fa. Andritz-Gouda)

=== Gefriertrocknung, Vakuumtrocknung ===
Beim Gefriertrocknen macht man sich eine besondere physikalische Eigenschaft von Wasser zu Nutze. In einem Vakuum geht gefrorenes Wasser unmittelbar vom festen in den gasförmigen Zustand über. In diesem Zusammenhang spricht man von der Sublimitation.
Tiefgefrorene Lebensmittel werden im Vakuum unter Zufuhr von Wärme getrocknet. So erreicht man, dass das gefrorene, in Lebensmitteln enthaltene Wasser nicht schmilzt, sondern als Wasserdampf entweichen kann. Der Vorgang dauert je nach Lebensmittel bis zu 24 Stunden und wird bei Temperaturen zwischen -30 und +30 °C durchgeführt. Von allen Trocknungsverfahren sind bei der Gefriertrocknung die Produktveränderungen am geringsten. Sie ist das schonendste aber auch das teuerste industriell angewandte Verfahren.
Beispiel: Herstellung von Instantkaffee
Video: [http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2010/1024/gefriertrocknung.jsp WDR-Sendung]

==== Gefrierertrocknungsprozess ====

Temperatur und druckgesteuerter Vorgang

*:flüssiges Trockengut bei Umgebungsdruck (1013 mbar) rasch auf -50°C schockfrieren

*:schnelles Einfrieren→ kleine Feststoffbereiche sowie kleine Eiskristalle

*:mikoporiges Trocknungsprodukt

*:evtl. in einer gekühlten Mühle zerkleinern

*:Trocknungskammer auf 0,1 bar evakuieren

*:gefrorener Eisanteil sublimiert, zurück bleibt das Trocknungsgut mit vielen Mikroporen aus denen Eis ausgelaugt wurde

*:nach der Hälft der Zeit wird die Temperatur auf Raumtemperatur erhöht→ Austrocknung der Poren

*:in der Nachtrockenzeit wird bei Raumtemperatur unter verstärktem Vakuum die Restfeuchte abgesaugt

Gefriertrocknen- Wärmetrocknen

*:Zeitaufwändiger

*:Energieaufwändiger

*:teurer

*:dafür Produktschonender (temperaturempfindliche pflanzliche Stoffe wie, Aromen, Vitamine)

==== Gefriertrocknungsanlage ====
Mit unseren GMP-konformen Gefriertrocknungsanlagen können je nach Bedarf Batchgrößen bis 600 l bei Kondensatortemperaturen regelbar bis -100 °C kontrolliert eingefroren und schonend vakuumgetrocknet werden.
Eine konventionelle Gefriertrocknungsanlage besteht aus einer Trockenkammer, einem Kondensator und den Kältekompressoren.
In der Trockenkammer wird die Lösung zuerst unterhalb der eutektischen Temperatur eingefroren. Der Wärmeentzug erfolgt hierbei über ein gekühltes Stellflächen-System. Nach dem Einfrierprozeß wird mit Hilfe einer Pumpe ein Vakuumdruck unterhalb des Sublimationsdrucks eingestellt. Durch Erwärmen des Gefrierguts sublimiert das darin eingefrorene Wasser und der freigesetzte Wasserdampf friert am unterkühlten Kondensator aus.
Bei der kryogenen Gefriertrocknung wird der Wärmeträger, z. B. Silikonöl, nur mit umweltfreundlichem flüssigen Stickstoff (N2) im Kühlkreislauf-System heruntergekühlt. Der sublimierte Wasserdampf wird dann an den vom Stickstoff gekühlten Flächen des Kondensators ausgefroren. Dabei lassen sich Kondensatortemperaturen bis -100 °C einstellen.

[[Datei:Ablauf des Gefriertrocknungs.jpg|900ppx|Gefriertrocknungs- Prozeß]]

==== Zustandsdiagramm von Wasser ====
[[Datei:Triple- Diagramm.jpg|400px|thumb|Triple_Diagramm.jpg]]

*: das Diagramm beschreibt die Aggregatzustände in Abhängigkeit von Temperatur und Druck

*:jede Linie hat einen eigenen Phasenübergang dazu gehören z.B. Sublimationskurve, Erstarrungskurve und Siedekurve

*:der Triplepunkt ist bei 0,01 und bei 6,01 mbar abzulesen

*:an diesem Punkt kann Wasser sowohl als flüssig, fest als auch gasförmig vorliegen

=== Sprühtrockner ===
Die Sprühtrocknung macht sich das Prinzip der Oberflächenvergrößerung noch effektiver zu Nutze. So werden beim Sprühtrocknen flüssige Produkte am oberen Ende eines Trockenturms in feine Tröpfchen zerstäubt. Die Tropfen werden während ihres freien Falls durch einen Heißluftstrom im Turm getrocknet. Die Temperatur des Heißluftstroms liegt zwischen 150 - 250 °C und wirkt nur für die Dauer von einer halben bis einer Sekunde auf die Produkte ein. Die Temperatur des Pulverpartikels kühlt durch die Wasserverdampfung unmittelbar ab und beträgt nur ca. 60 - 80 °C. Nach der Gefriertrocknung ist die Sprühtrocknung die zweitschonendste industriell angewandte Methode.

Auf dieser [http://www.niro.com/flowsheets/Conventional-Spray-Dryer-GEA-Niro.exe animierten Grafik] der Firma GEA sieht man den prinzipiellen Aufbau einer Sprühtrockner Anlage.

Der Sprühtrockner wird z.B. bei der Herstellung von Milchpulver, Instantkaffeepulver oder Eipulver eingesetzt. In diesem [http://www.ovobest.de/experia-cgi/v2.2/viewhtml.pl?DescriptionFile=ovobest-menu.def&calling=film_rtl_2_de&menudepth=1&language=de&User=&navigate_path=@5;ueber_ovo_rtl&menu=rechts2&opened_navigate=0&OsCsid=&navigate_path=@7;ueber_ovo_spiegel&menu=rechts2b& RTL-Fernsehfilm über die Fa. Ovobest] wird die Herstellung von Eiweiß-, Eigelb- und Volleipulver gezeigt. Der hier gezeigte Sprühtrockner hat allerdings nicht die sonst verwendete zylindrische Form.
In diesem sehr umfangreichen Dokument der Fa. GEA-Niro gibt es sehr [http://www.niro.com/niro/cmsresources.nsf/8b1b2ddcca6e3e4bc1256dde0033bfc1/FB34FC2E0AB7DDADC1257569005160DE/$FILE/de_Milchpulvertechnologie-Buch_2_Spr%FChtrocknung.pdf ausführliche Informationen] zum Sprühtrockner.

Für die Herstellung von fetthaltigem Pulver, wie z.B. Vollmilchpulver oder Sahnepulver werden häufig spezielle Bauformen von Sprühtrocknern eingesetzt, z.B. [http://www.niro.com/niro/cmsdoc.nsf/webdoc/webb88nfft?opendocument&file=www.niro.com/flowsheets/Filtermat-Dryer-GEA-Niro.exe Filtermat] der Fa. GEA-Niro.

[https://www.youtube.com/watch?v=f6As0rXP_CA Link auf youtube Video], Marke Eigenbau

[http://www.gbm.dk/gbm/SD-e.htm Animation] Sprühtrockneranlage, Fa. GBM

Anwendungsbereiche:
*Pharmazie
*Knochen- und Zahnamalgam
*Getränke
*Geschmacks-, Farb- und Pflanzenextrakte
*Milch- und Eierprodukte
*Kunststoffe, Polymere und Epoxide
*Seifen und Reinigungsmittel
*Textilien und vieles mehr
*Die Sprühtrocknung dient auch als Verfahren zur Mikroverkapselung ätherischer Öle oder anderer oxidationsempfindlicher Stoffe.

=== Wirbelschichttrockner (Fließbetttrockner) ===
Die Fliessbett- bzw. Wirbelschichttechnik wird nicht nur zum Trocknen und Kühlen, sondern auch zum Rösten, Agglomerieren, Temperieren und Instantisieren eingesetzt.

'''Trocknen von Gewürzen mit dem Wirbelschicht- Fließbetttrockner'''

Die zu trocknenden Gewürze werden auf einen Anströmboden (Lochblech, Spaltsieb, Spezialboden) aufgegeben. Da werden sie von unten nach oben mit heißer oder kalter Luft durchströmt. Durch die ständige Vibration des Anströmbodens erwärmen sich die Gewürze und die Feuchtigkeit wird ausgetrieben. In großen Industriebetrieben z. B Molkereien trifft man oft auf Produkte die im Vergleich zueinander eine sehr unterschiedliche Partikelgröße und einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen.

'''Eigenschaften durch die Vibration:

* in der Wirbelschicht wird bei feinkörnigen Produkten die Blasenbildung vermieden und somit kommt eine bessere Energieausnutzung zustande
* Auflockerung auch beim groben Schüttgut
* Vermeidung der Entmischung des Gutes
* leichter Produktwechsel
* leichte Entleerung des Trockners- durch die Vibration wird das Gut zum Trockner gefördert
* Qualität des Produktes ist abhängig von den Schwingungen, je nach Verweilzeit
* Geruchsunterdrückung wird mit ein geschlossenes System, Luftzirkulation und thermische Nachverbrennung vermieden
* durch Verwendung von Produktrezirkulation können auch flüssige Produkte behandelt werden

Die Länge der Trockner kann je nach Leistung bis zu 18 m betragen. Die Schwingungen werden mit Doppelunwuchtmotoren erzeugt.

Der trockner ist geeignet für:
*Tee
*Milchpulver
*Gelatine
*Suppengranulate
*Kaffee
*Koffein
*Tabak

Weitere Informationen: [https://www.glatt.com/de/verfahren/trocknung/ Fa. Glatt]
==== Wirbelschicht- Verdampfungstrockner ====
Für die Trocknung von Zuckerrübenschnitzel werden spezielle Trocken eingesetzt:<br />

https://www.bma-worldwide.com/de/schnitzeltrocknung/bma-wirbelschicht-verdampfungstrockner.html
=== Kontakttrocknung ===
Die Kontakttrocknung ist ein Trocknungsvorgang, bei dem das feuchte Trocknungsgut durch den Kontakt mit einer heißen Fläche getrocknet wird. Hierbei wird das Gut in den meisten Fällen immer wieder verrührt, sodass wieder feuchtes, kühleres Produkt an die Kontaktfläche gebracht wird. Dies kann sowohl unter atmosphärischen Bedingungen als auch im Vakuum durchgeführt werden. Abtransportiert wird der Dampf durch einen Luftstrom (oft nur ein minimaler Schleppgasstrom). Da die Trocknungsapparate dicht sind, kann man man auch toxische und karzinogene Güter darin trocknen.
Den schematischen Aufbau der Kontakttrocknung kann man auf [https://www.fh-muenster.de/uploads/img_projekte/fsk/344_1.jpg dieser Grafik] betrachten.

=== Konvektionstrocknung ===
Die konvektive Trocknung basiert darauf, zu trocknendes Gut mit einem warmen, trockenen Luftstrom zu überströmen. Dadurch entweicht die Feuchtigkeit aus dem Trocknungsgut und wird mit dem Luftstrom vermischt. Die trockene, heiße Luft nimmt die Feuchtigkeit auf. Feuchte Luft entströmt. <br />
Bei lockerem, porösem Trocknungsgut reicht das Überströmen dünner Lagen des Trocknungsgutes. Sind Güter schwer zu trocknen, muss eine Trocknungsgutschüttung durchströmt werden oder eine Wirbelschicht erzeugt werden.

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Trocknen

2020-12-16T16:45:58Z

Belofb: /* Trocknerbauarten */

== Trocknen ==
=== Verfahrensprinzip und Ziele ===
Konservieren: Trocknen ist die älteste Konservierungsmethode für Obst, Gemüse, Fleisch und Fisch

Bei der thermischen Trocknung wird die zu entfernende Feuchte verdunstet oder verdampft. Der Prozess ist energieaufwendiger als die mechanische Entfeuchtung. Deshalb soll der Feststoff vor der Trocknung möglichst, z.B. mit Zentrifugen, entfeuchtet werden. Bei der Herstellung von Pulver z.b. durch Sprühtrocknung wird die Feststoffkonzentration vor der Trocknung durch Eindampfung erhöht.

Der thermische Trocknungsprozess besteht aus drei wesentlichen Teilprozessen:
* Wärmeübertragung von der Umgebung zum Feuchtgut
* Phasenumwandlung des Lösungsmittels (meistens Wasser) vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand.
* Abtransport des Lösungsmitteldampfes (meistens Wasserdampf)

Es gibt drei Arten der Wärmezufuhr
* konvektive Trocknung durch einen heißen Gasstrom
* Kontakttrocknung durch heiße Flächen (Wärmeleitung)
* Strahlungstrocknung, bei der die Energie über elektromagnetische Wellen zugeführt wird.

An vielen Trocknungsprozessen sind mehrere Arten der Wärmeübertragung beteiligt

Die Dampfabfuhr erfolgt durch Diffusion (Stoffaustausch) in die Umgebungsluft (oder Inertgas) oder durch Dampfströmung, wie beispielsweise bei der Vakuumtrocknung.

=== Aufgabenstellung ===
Vorgegebenen Wassergehalt für ein Produkt einzustellen, ohne dabei das Produkt zu schädigen. Gemäß ihrer Struktur können die zu trocknenden Lebensmittel in drei Kategorien eingeteilt werden:

* Produkte mit intakten Zellverbänden wie Obst, Gemüse, Fleisch und Mikroorganismen. Um die Struktur zu erhalten, müssen die Trocknungstemperaturen möglichst niedrig gewählt werden ==> Konvektionstrocknung und Gefriertrocknung
* Pastenförmige Produkte wie Teigwaren und Käse ==> Band - und Walzentrocknung
* Flüssige Produkte, in denen die Trockensubstanz gelöst oder suspendiert vorliegt. Es kann mit höheren Temperaturen gearbeitet werden, wegen des besseren Stofftransportes innerhalb des Produktes ==> Sprüh- und Gefriertrocknung.

= Trocknerbauarten =
== Trockner für Feststoffschüttungen ==
=== Trockenschrank ===
==== Hordentrockner ====
==== Umlufttrockenschrank ====
==== Kammertrockner ====
=== Stromtrocker ===
==== Ringtrocker ====
https://www.gea.com/de/products/dryers-particle-processing/ring-dryers/feed-type-ring-dryer.jsp?

=== Drehrohrtrockner ===
Drehrohrtrockner werden zum Trocknen von Zucker verwendet:<br />
Prospekt der Firma BMA:
https://www.bma-worldwide.com/de/zuckertrocknung/zuckertrocknungs-und-kuehlanlagen.html

Beispiel: Zuckerrübenschnitzel, Zucker
=== Bandtrockner ===
Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Bandtrocknern, die sich in der Art der Wärmezufuhr unterscheiden.
==== Bandtrockner A ====
Typ A wird mit Luft betrieben, die durch das Fördergut hindurch strömt. Dabei führt die heiße Luft die für die Trocknung benötigte Wärme zu, nimmt die verdampfte Feuchtigkeit auf und transportiert diese aus dem Trockner. Es sind Stoffe geeignet, die durchströmbar sind, wie z.B. Teeblätter.
===== Mehrbandtrockner =====
==== Bandtrockner B, konduktiv ====
Vakuumbandtrockner wird für pastenartige Mischungen zum Trocknen verwendet. Durch das Vakuum verdampft das Wasser schonend schon bei niedrigen Temperaturen und es bleibt ein trockenes Produkt zurück, dass anschließend auf die gewünschte Größe zerkleinert wird (z.B. in einer Hammermühle). Die pastenartige Konsistenz wird zuvor durch Eindampfung in einem Dünnschichtverdampfer (Rotorverdampfer) erreicht.

==== Beispiele: ====
Trockensuppen
Milo (Malzprodukt, Nestle))

==== Weblinks: ====
[http://www.bucherunipektin.com/sites/default/files/download_center/BRO_DRY_DE.pdf Bandtrockner der Fa. Bucherpektin]

=== Walzentrockner ===
Auf eine von innen mit Dampf beheizte Walze (Temperatur zwischen 100 und 300 °C) wird ein dünner Film des flüssigen Produkts aufgetragen. Das Auftragen als dünner Film bewirkt eine Oberflächenvergrößerung, so dass die Trocknung innerhalb einer Umdrehung der Walze erfolgen kann.
Es gibt eine [http://www.andritzgouda.com/flipbooks/Drumdryer/ ausführliche Broschüre] auf Englisch zur Funktion des Walzentrockners auf der Internetseite der [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/site Fa. Andritz Gouda] (früher GMF-Gouda).

Beispiele aus der Lebensmitteltechnik:
* [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/proceslijn/Dried_milk/ Herstellung von Milchpulver] für die Schokoladenherstellung
* Herstellung von industriell hergestellten [http://de.wikipedia.org/wiki/Kartoffelp%C3%BCree#Instant-Kartoffelp.C3.BCree Instant-Kartoffelpüree]
* Herstellung von [http://www.prozesstechnik-online.de/home/-/article/31534493/32168957?returnToFullPageURL=back; Instantbabynahrung auf Getreidebasis] (Fa. Andritz-Gouda)

=== Gefriertrocknung, Vakuumtrocknung ===
Beim Gefriertrocknen macht man sich eine besondere physikalische Eigenschaft von Wasser zu Nutze. In einem Vakuum geht gefrorenes Wasser unmittelbar vom festen in den gasförmigen Zustand über. In diesem Zusammenhang spricht man von der Sublimitation.
Tiefgefrorene Lebensmittel werden im Vakuum unter Zufuhr von Wärme getrocknet. So erreicht man, dass das gefrorene, in Lebensmitteln enthaltene Wasser nicht schmilzt, sondern als Wasserdampf entweichen kann. Der Vorgang dauert je nach Lebensmittel bis zu 24 Stunden und wird bei Temperaturen zwischen -30 und +30 °C durchgeführt. Von allen Trocknungsverfahren sind bei der Gefriertrocknung die Produktveränderungen am geringsten. Sie ist das schonendste aber auch das teuerste industriell angewandte Verfahren.
Beispiel: Herstellung von Instantkaffee
Video: [http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2010/1024/gefriertrocknung.jsp WDR-Sendung]

==== Gefrierertrocknungsprozess ====

Temperatur und druckgesteuerter Vorgang

*:flüssiges Trockengut bei Umgebungsdruck (1013 mbar) rasch auf -50°C schockfrieren

*:schnelles Einfrieren→ kleine Feststoffbereiche sowie kleine Eiskristalle

*:mikoporiges Trocknungsprodukt

*:evtl. in einer gekühlten Mühle zerkleinern

*:Trocknungskammer auf 0,1 bar evakuieren

*:gefrorener Eisanteil sublimiert, zurück bleibt das Trocknungsgut mit vielen Mikroporen aus denen Eis ausgelaugt wurde

*:nach der Hälft der Zeit wird die Temperatur auf Raumtemperatur erhöht→ Austrocknung der Poren

*:in der Nachtrockenzeit wird bei Raumtemperatur unter verstärktem Vakuum die Restfeuchte abgesaugt

Gefriertrocknen- Wärmetrocknen

*:Zeitaufwändiger

*:Energieaufwändiger

*:teurer

*:dafür Produktschonender (temperaturempfindliche pflanzliche Stoffe wie, Aromen, Vitamine)

==== Gefriertrocknungsanlage ====
Mit unseren GMP-konformen Gefriertrocknungsanlagen können je nach Bedarf Batchgrößen bis 600 l bei Kondensatortemperaturen regelbar bis -100 °C kontrolliert eingefroren und schonend vakuumgetrocknet werden.
Eine konventionelle Gefriertrocknungsanlage besteht aus einer Trockenkammer, einem Kondensator und den Kältekompressoren.
In der Trockenkammer wird die Lösung zuerst unterhalb der eutektischen Temperatur eingefroren. Der Wärmeentzug erfolgt hierbei über ein gekühltes Stellflächen-System. Nach dem Einfrierprozeß wird mit Hilfe einer Pumpe ein Vakuumdruck unterhalb des Sublimationsdrucks eingestellt. Durch Erwärmen des Gefrierguts sublimiert das darin eingefrorene Wasser und der freigesetzte Wasserdampf friert am unterkühlten Kondensator aus.
Bei der kryogenen Gefriertrocknung wird der Wärmeträger, z. B. Silikonöl, nur mit umweltfreundlichem flüssigen Stickstoff (N2) im Kühlkreislauf-System heruntergekühlt. Der sublimierte Wasserdampf wird dann an den vom Stickstoff gekühlten Flächen des Kondensators ausgefroren. Dabei lassen sich Kondensatortemperaturen bis -100 °C einstellen.

[[Datei:Ablauf des Gefriertrocknungs.jpg|900ppx|Gefriertrocknungs- Prozeß]]

==== Zustandsdiagramm von Wasser ====
[[Datei:Triple- Diagramm.jpg|400px|thumb|Triple_Diagramm.jpg]]

*: das Diagramm beschreibt die Aggregatzustände in Abhängigkeit von Temperatur und Druck

*:jede Linie hat einen eigenen Phasenübergang dazu gehören z.B. Sublimationskurve, Erstarrungskurve und Siedekurve

*:der Triplepunkt ist bei 0,01 und bei 6,01 mbar abzulesen

*:an diesem Punkt kann Wasser sowohl als flüssig, fest als auch gasförmig vorliegen

=== Sprühtrockner ===
Die Sprühtrocknung macht sich das Prinzip der Oberflächenvergrößerung noch effektiver zu Nutze. So werden beim Sprühtrocknen flüssige Produkte am oberen Ende eines Trockenturms in feine Tröpfchen zerstäubt. Die Tropfen werden während ihres freien Falls durch einen Heißluftstrom im Turm getrocknet. Die Temperatur des Heißluftstroms liegt zwischen 150 - 250 °C und wirkt nur für die Dauer von einer halben bis einer Sekunde auf die Produkte ein. Die Temperatur des Pulverpartikels kühlt durch die Wasserverdampfung unmittelbar ab und beträgt nur ca. 60 - 80 °C. Nach der Gefriertrocknung ist die Sprühtrocknung die zweitschonendste industriell angewandte Methode.

Auf dieser [http://www.niro.com/flowsheets/Conventional-Spray-Dryer-GEA-Niro.exe animierten Grafik] der Firma GEA sieht man den prinzipiellen Aufbau einer Sprühtrockner Anlage.

Der Sprühtrockner wird z.B. bei der Herstellung von Milchpulver, Instantkaffeepulver oder Eipulver eingesetzt. In diesem [http://www.ovobest.de/experia-cgi/v2.2/viewhtml.pl?DescriptionFile=ovobest-menu.def&calling=film_rtl_2_de&menudepth=1&language=de&User=&navigate_path=@5;ueber_ovo_rtl&menu=rechts2&opened_navigate=0&OsCsid=&navigate_path=@7;ueber_ovo_spiegel&menu=rechts2b& RTL-Fernsehfilm über die Fa. Ovobest] wird die Herstellung von Eiweiß-, Eigelb- und Volleipulver gezeigt. Der hier gezeigte Sprühtrockner hat allerdings nicht die sonst verwendete zylindrische Form.
In diesem sehr umfangreichen Dokument der Fa. GEA-Niro gibt es sehr [http://www.niro.com/niro/cmsresources.nsf/8b1b2ddcca6e3e4bc1256dde0033bfc1/FB34FC2E0AB7DDADC1257569005160DE/$FILE/de_Milchpulvertechnologie-Buch_2_Spr%FChtrocknung.pdf ausführliche Informationen] zum Sprühtrockner.

Für die Herstellung von fetthaltigem Pulver, wie z.B. Vollmilchpulver oder Sahnepulver werden häufig spezielle Bauformen von Sprühtrocknern eingesetzt, z.B. [http://www.niro.com/niro/cmsdoc.nsf/webdoc/webb88nfft?opendocument&file=www.niro.com/flowsheets/Filtermat-Dryer-GEA-Niro.exe Filtermat] der Fa. GEA-Niro.

[https://www.youtube.com/watch?v=f6As0rXP_CA Link auf youtube Video], Marke Eigenbau

[http://www.gbm.dk/gbm/SD-e.htm Animation] Sprühtrockneranlage, Fa. GBM

Anwendungsbereiche:
*Pharmazie
*Knochen- und Zahnamalgam
*Getränke
*Geschmacks-, Farb- und Pflanzenextrakte
*Milch- und Eierprodukte
*Kunststoffe, Polymere und Epoxide
*Seifen und Reinigungsmittel
*Textilien und vieles mehr
*Die Sprühtrocknung dient auch als Verfahren zur Mikroverkapselung ätherischer Öle oder anderer oxidationsempfindlicher Stoffe.

=== Wirbelschichttrockner (Fließbetttrockner) ===
Die Fliessbett- bzw. Wirbelschichttechnik wird nicht nur zum Trocknen und Kühlen, sondern auch zum Rösten, Agglomerieren, Temperieren und Instantisieren eingesetzt.

'''Trocknen von Gewürzen mit dem Wirbelschicht- Fließbetttrockner'''

Die zu trocknenden Gewürze werden auf einen Anströmboden (Lochblech, Spaltsieb, Spezialboden) aufgegeben. Da werden sie von unten nach oben mit heißer oder kalter Luft durchströmt. Durch die ständige Vibration des Anströmbodens erwärmen sich die Gewürze und die Feuchtigkeit wird ausgetrieben. In großen Industriebetrieben z. B Molkereien trifft man oft auf Produkte die im Vergleich zueinander eine sehr unterschiedliche Partikelgröße und einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen.

'''Eigenschaften durch die Vibration:

* in der Wirbelschicht wird bei feinkörnigen Produkten die Blasenbildung vermieden und somit kommt eine bessere Energieausnutzung zustande
* Auflockerung auch beim groben Schüttgut
* Vermeidung der Entmischung des Gutes
* leichter Produktwechsel
* leichte Entleerung des Trockners- durch die Vibration wird das Gut zum Trockner gefördert
* Qualität des Produktes ist abhängig von den Schwingungen, je nach Verweilzeit
* Geruchsunterdrückung wird mit ein geschlossenes System, Luftzirkulation und thermische Nachverbrennung vermieden
* durch Verwendung von Produktrezirkulation können auch flüssige Produkte behandelt werden

Die Länge der Trockner kann je nach Leistung bis zu 18 m betragen. Die Schwingungen werden mit Doppelunwuchtmotoren erzeugt.

Der trockner ist geeignet für:
*Tee
*Milchpulver
*Gelatine
*Suppengranulate
*Kaffee
*Koffein
*Tabak

Weitere Informationen: [https://www.glatt.com/de/verfahren/trocknung/ Fa. Glatt]
==== Wirbelschicht- Verdampfungstrockner ====
Für die Trocknung von Zuckerrübenschnitzel werden spezielle Trocken eingesetzt:<br />

https://www.bma-worldwide.com/de/schnitzeltrocknung/bma-wirbelschicht-verdampfungstrockner.html
=== Kontakttrocknung ===
Die Kontakttrocknung ist ein Trocknungsvorgang, bei dem das feuchte Trocknungsgut durch den Kontakt mit einer heißen Fläche getrocknet wird. Hierbei wird das Gut in den meisten Fällen immer wieder verrührt, sodass wieder feuchtes, kühleres Produkt an die Kontaktfläche gebracht wird. Dies kann sowohl unter atmosphärischen Bedingungen als auch im Vakuum durchgeführt werden. Abtransportiert wird der Dampf durch einen Luftstrom (oft nur ein minimaler Schleppgasstrom). Da die Trocknungsapparate dicht sind, kann man man auch toxische und karzinogene Güter darin trocknen.
Den schematischen Aufbau der Kontakttrocknung kann man auf [https://www.fh-muenster.de/uploads/img_projekte/fsk/344_1.jpg dieser Grafik] betrachten.

=== Konvektionstrocknung ===
Die konvektive Trocknung basiert darauf, zu trocknendes Gut mit einem warmen, trockenen Luftstrom zu überströmen. Dadurch entweicht die Feuchtigkeit aus dem Trocknungsgut und wird mit dem Luftstrom vermischt. Die trockene, heiße Luft nimmt die Feuchtigkeit auf. Feuchte Luft entströmt. <br />
Bei lockerem, porösem Trocknungsgut reicht das Überströmen dünner Lagen des Trocknungsgutes. Sind Güter schwer zu trocknen, muss eine Trocknungsgutschüttung durchströmt werden oder eine Wirbelschicht erzeugt werden.

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver

2020-12-05T06:45:16Z

Belofb:

== Technologie der Milchverarbeitung ==
Im Internet ist ein umfangreiche Buch der Firma Tetrapak zum Thema Milchverarbeitung verfügbar. Auf dieser Seite kann man sich anmelden, um einzelne Kapitel runterzuladen: https://dairyprocessinghandbook.tetrapak.com/de
== Prozessschritte Milchpulver ==
[[Datei:Milchpulverherstellung-Fließschema.jpg|thumb|Milchpulverherstellung-Fließschema|500px]]
[[Datei:MiPu Grundfließbild.PNG|thumb|Grundfließbild Milchpulverherstellung|500px]]
Die Herstellung von Milchpulver erfordert mehrere Prozessschritte,bei denen es unterschiedliche Bearbeitungsmethoden gibt, je nach Pulversorte,die in dieser Übersicht dargestellt sind

* Rohmilchannahme + Lagerung bei 4-6 °C
* Separierung+Pasteurisierung bei 72-75°C für 15-30 sek.( evtl.Standardisierung und Homogenisierung für Vollmilchpulver je nach gewünschten Werten im Endprodukt - ca. 26,5-27,0 % Fett bei unter 3 % Restwassergehalt )
* Erhitzung ( Low-Heat, Medium-Heat oder High-Heat Pulver)
* Eindampfung der Milch auf 35 % Trockenmasse
* Hochkonzentrator auf 55 % Trockenmasse
* Trocknen der Milch (Sprühtrockner, Walzentrockner)
* Milchpulvernachtrocknung und -kühlung (Wirbelschichttrockner)
* Verpackung ( Säcke, Big Bag oder LKW )44

== Reinigung der Milch ==
Durch die in die Rohrleitung eingebauten Siebeinsätze findet eine kontinuierliche Grobreinigung statt.

== Kühlung (Lagerung) ==
Die Kühlung der Milch findet mittels eines Plattenwärmetauschers statt. Die Milch wird auf 4°C heruntergekühlt.

== Rahmabtrennung, Zentrifugation der Milch ==
Die Milch besteht aus einer Milchfett- und einer Wasserphase. Wenn es keine homgenisierte Milch ist, kommt es zur Entmischung der beiden Phasen(Aufrahmeffekt). Dabei bildet sich eine aufschwimmende fettreiche Schicht (Rahm), diese hat eine geringere Dichte als die darunter liegende fettarme Milch (Magermilch). Der Aufrahmeffekt wird technologisch verwendet, um Milch und Milchprodukte mit unterschiedlichen Fettgehalt herzustellen. Ein Milchseperator (Tellerzentrifuge) wird verwendet,um die Aufrahmgeschwindigkeit durch den Ersatz der Erdbeschleunigung durch die Zentrifugalbeschleunigung zu erhöhen.
Für die Abtrennung von Rahm und feine Verunreinigungen wird eine Tellerzentrifuge (Milchseperator)verwendet. Dabei wird die Milch in drei Phasen aufgetrennt:
*Magermilch und Rahm
(Die beiden Phasen werden anteilsweise rückgemischt)
*Separatorschlamm
(Der Seperatorschlamm wird diskontinuierlich (automatisch- periodisch) durch kurzes Öffnen des Seperators ausgetragen und muss entsorgt werden.

== Fett-Standardisierung ==
Direkt nach der Zentrifugation wird mit Hilfe einer Mischstrecke so viel Rahm anteilswiese zum Magermilchstrom zugegeben, bis der gewünschte Fettgehalt erreicht wird. Der Überschussrahm wird für die Herstellung von anderen Produkten (z.B. Sahne oder Butter) weiterverarbeitet.
Durch die genaue Messung der Fettgehalte (durch online-Messung der Dichte) und der Durchflussmenge der Teilströme, sowie exakt ansprechende Reduzierventile lassen sich sehr präzise und flexibel verschiedene Fettgehalte in der Milch einstellen (Fettstandardisierung).

== Wärmebehandlung ==
Durch das Erhitzen werden pathogene, d.h. krankheitserregende Mikroorganismen abgetötet. Außerdem werden Milchproteine denaturiert und Enzyme inaktiviert, die Reaktionen katalysieren, die am Verderben der Milch beteiligt sind. Durch die Hitzebehandlung wird eine längere Haltbarkeit erreicht. Allerdings verändert sich dabei der Geschmack der Milch und der Vitamingehalt sinkt.
Es gibt folgende Erhitzungsverfahren:
*Die Kurzzeiterhitzung (KZE) (Pasteurisieren) ist das gängigste Verfahren. Die Milch wird 15 bis 30 Sekunden auf 72°C bis 75°C erhitzt. Durch das Pasteurisieren werden Enzyme und 95% der Keime inaktiviert und somit die Haltbarkeit auf 6-10 Tage verlängert.
*Bei Hoch(kurz)erhitzung wird die Milch einige Sekunden auf mindestens 85°C bis 127°C erhitzt. Auf diese Art wird die hocherhitzte "längerfrische" Milch hergestellt. Sie wird auch ESL-Milch genannt. Diese hocherhitzte Milch hält sich gekühlt rund drei Wochen. Im Regal findet man diese Milch unter den Namen "die Längerfrische" oder "die Maxifrische". ESL-Milch kann auch mit Hilfe von Mikrofiltration hergestellt werden.
* Bei der Ultrahocherhitzung entsteht die als H-Milch gekennzeichnete Milch. Hierbei wird die Milch eine bis vier Sekunden auf 135°C bis 150°C erhitzt. H-Milch ist ungeöffnet mindestens sechs Wochen, in der Regel sogar drei bis vier Monate haltbar.
* Das Sterilisieren erfolgt bei einer Temperatur von mindestens 110°C für zehn bis zwanzig Minuten in einem luftdicht verschlossenen Behälter (meist eine Glasflasche). Sterilisierte Milch ist ungeöffnet und ungekühlt bis zu einem halben Jahr haltbar.

== Homogenisieren ==
Die Rohmilch wird bei einem Druck von 200bar durch feinste Drüsen gepresst. Dabei werden die Fetttröpfchen auf etwa ein Fünftel ihrer Größe zerschlagen. Danach liegen zwar kleinere, aber dafür sehr viel mehr Fettpartikel in der Flüssigkeit vor. Dadruch wird die Fettoberfläche insgesamt vergrößert. Das Milcheiweiß liegt nachdem Homogenisieren ebenfalls in feinerer Form vor.
Homogenisation wird teilweise bei der Herstellung fetthaltiger Milchpulver durchgeführt. Ziel ist die Reduktion des freien Fettes. Freies Fett ohne schützende Membran reduziert die Löslichkeit von Milchpulver und erhöht das Risiko der Fettoxidation. Nach dem Eindampfen wird mit Drücken von 50-150bar homogenisiert.

== Eindampfung ==
Anschließend gelangt die Milch in die Eindampfungsanlage. Unter Vakuum wird Wasser bei Temperaturen von 45-75°C schonend abgedampft bis auf eine Konzentration von 33-35% (anschließend Walzentrocknung) bzw. 40-50% (anschließend Sprühtrocknung) an Milchtrockensubstanz erreicht wird. In der Eindampfungsanlage sind mehrere Verdampfer in Reihe geschaltet. So kann durch Verwendung des Brüdens als Heizdampf in dem nachfolgenden Verdampfer der Energiebedarf niedrig gehalten werden. Die Milch und das entstehende Milchkonzentrat haben durch Anwendung der Dünnfilmtechnik (Fallfilm bzw. Fallstromverdampfer) nur eine geringe Verweilzeit, entsprechend kurz ist die Zeit, die die Milch der erhöhten Temperatur ausgesetzt ist.

== Trocknung ==
Das Trocknungsverfahren hat einen zentralen Einfluss auf die Produkteigenschaften. Milchpulver soll frei rieselfähig sein, wie Sand, ohne Knollenbildung.
Es kommen zwei verschiedene Haupt-Verfahren zum Einsatz, einerseits die Walzentrocknung, anderseits die Sprühtrockung. Bei der Walzentrocknung wird das Milchkonzentrat in dünner Schicht auf eine heiße Oberfläche aufgetragen. Dabei verdampft ein Großteil des Wassers innerhalb weniger Sekunden. Bei der Sprühtrocknung wird das Milchkonzentrat fein versprüht und mit heißer Luft vermischt. Das Wasser vedunstet dabei aus den Tröpfchen.

== Walzentrocknung ==
Milchkonzentrate von 30-35% Trockensubstanz wird in dünner Schicht auf die sich drehenden Trocknungswalzen aufgetragen. Diese sind von innen mit Dampf beheizt und weisen eine Temperatur von 115°C bis zu 145°C auf. Innerhalb von weniger als 3 Sekunden ist ein Restwassergehalt von nur 4% erreicht und die getrocknete Milch wird mit Messern von den Walzen abgeschabt.
Der Trockenmilchfilm (0,1-0,5mm Dicke) fällt ohne Nachtrocknungserfordernis in den einen Förderschneckentrog und wird während des Transportes zerrieben, dadurch ergibt sich bei der Walzentrocknung eine schuppige Struktur des Pulvers. Anschließend wird das Pulver in einer Hammermühle zerkleinert, gekühlt, gesiebt und dann verpackt.

== Sprühtrocknung ==
Die Sprühtrocknung ist die mengenmäßig dominierende Trocknungsmethode für Milchpulver.
Das zuvor in der Eindampfungsanlage hergestellte Milchkonzentrat wird in der Sprühtrocknungsanlage oben in einem mehrere Stockwerke hohen Trocknungsturm mittels Düsen oder drehenden Tellern in kleine Tröfchen mit einem Durchmesser von 50-80μm versprüht. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche um den Faktor ca. 1000. 1Liter Milch hat etwa eine Oberfläche von 0,05m², während 1Liter Milch in Form von 50μm-Tröpfchen etwa eine Fläche von 50m² hat.
Meist ebenfalls oben im Turm wird filtrierte heiße Luft mit einer Tempreratur von 150-250°C engeblasen. Die Aufheizung der Luft kann mit Dampf mit indirekter Gas-oder Ölbefeuerung oder mit einem elektrischen Heizregister erfolgen.
Durch die große Oberfläche der Tröpfchen trocknet das Pulver schnell. Die für die Verdunstung der Feuchtigkeit benötigte Energie wird der Luft entzogen. Dadurch kühlt sich sowohl die Luft als auch die Partikel schnell ab, sodass eine schonende Trocknung gewährleistet ist. Die maximale Partikeltempreatur am Ende der Trocknung beträgt nur 65-75°C. Allerdings hat das Pulver beim Austritt aus dem Trocknungsturm i.d.R. nach ca.8% Restfeuchte, sodass eine zusätzliche Nachtrocknung erforderlich ist.
Die feuchte, entsprechend abgekühlte Abluft wird über "Tauchrohr" mit Saugventilatorunterstützung abgezogen. Die Reinigung der Abluft von Pulverresten erfolgt mittels Zyklon und Gewebefilter, Dabei muss die Ablufttemperatur so hoch sein, dass die Bildung von Kondenswasser in den Rohrleitungen ausgeschlossen ist.
Nach dem Austrag aus dem Trocknungsturm wird das Pulver in einem Fließbetttrockner (Wirbelschichttrockner) nachgetrocknet. Anschließend wird das Pulver in mehreren Schritten auch mit Hilfe von Zyklonen von der Trocknungsluft abgetrennt und mit kalter Luft gekühlt.

== Nachtrocknung ==
Der Wirbelschichttrockner besteht aus einer geschlossenen Schüttelrinne aus Siebblech. Der Behälter ist auf Federn gelagert und wird mittels Exzenter in Vibration versetzt. In Zonen unterteilt, strömt zuerst Heißluft, dann Kaltluft von unten durch das Siebblech. Pulver kommt unmittelbar vom Turm (Schleuse) und "fließt" auf diesen Luftkissen in Richtung Absackung (Fließbetttrockner)

Vor dem Prozess der Eindampfung und Trocknung wird die komplette Milch separiert und pasteurisiert.In diesem Prozessschritt unterscheidet man je nach Endprodukt. Bei Magermilchpulver wird der komplette Magermilchstrom abgeführt und bei Vollmilchpulver findet noch eine Standardisierung statt und die eingestellte Milch wird während der Pasteurisierung noch homogenisiert, um zu verhindern das, dass Fett später im Pulver ranzig wird und so die Haltbarkeit des Pulvers beeinflusst.Nach der Pasteurisierung wird die Milch zwischengelagert und später eingedampft. Vor der Eindampfung findet nochmal eine Erhitzung statt die für die Haltbarkeit verantwortlich ist. Die Erhitzungsstufen unterscheiden sich nach Low-Heat (ca. 90°C), Medium-Heat (ca. 100°C) und High-Heat-Pulver (ca. 110°C). Nach der Erhitzung erfolgt die Eindampfung auf ca. 35 % Trockenmasse im Vakuum, im Vakuum herrscht ein Unterdruck und so kommt es zu einer geringeren Siedetempeartur und die Milch wird thermisch weniger belastet und es wird Energie gespart.

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Trocknen

2020-12-03T07:45:45Z

Belofb:

== Trocknen ==
=== Verfahrensprinzip und Ziele ===
Konservieren: Trocknen ist die älteste Konservierungsmethode für Obst, Gemüse, Fleisch und Fisch

Bei der thermischen Trocknung wird die zu entfernende Feuchte verdunstet oder verdampft. Der Prozess ist energieaufwendiger als die mechanische Entfeuchtung. Deshalb soll der Feststoff vor der Trocknung möglichst, z.B. mit Zentrifugen, entfeuchtet werden. Bei der Herstellung von Pulver z.b. durch Sprühtrocknung wird die Feststoffkonzentration vor der Trocknung durch Eindampfung erhöht.

Der thermische Trocknungsprozess besteht aus drei wesentlichen Teilprozessen:
* Wärmeübertragung von der Umgebung zum Feuchtgut
* Phasenumwandlung des Lösungsmittels (meistens Wasser) vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand.
* Abtransport des Lösungsmitteldampfes (meistens Wasserdampf)

Es gibt drei Arten der Wärmezufuhr
* konvektive Trocknung durch einen heißen Gasstrom
* Kontakttrocknung durch heiße Flächen (Wärmeleitung)
* Strahlungstrocknung, bei der die Energie über elektromagnetische Wellen zugeführt wird.

An vielen Trocknungsprozessen sind mehrere Arten der Wärmeübertragung beteiligt

Die Dampfabfuhr erfolgt durch Diffusion (Stoffaustausch) in die Umgebungsluft (oder Inertgas) oder durch Dampfströmung, wie beispielsweise bei der Vakuumtrocknung.

=== Aufgabenstellung ===
Vorgegebenen Wassergehalt für ein Produkt einzustellen, ohne dabei das Produkt zu schädigen. Gemäß ihrer Struktur können die zu trocknenden Lebensmittel in drei Kategorien eingeteilt werden:

* Produkte mit intakten Zellverbänden wie Obst, Gemüse, Fleisch und Mikroorganismen. Um die Struktur zu erhalten, müssen die Trocknungstemperaturen möglichst niedrig gewählt werden ==> Konvektionstrocknung und Gefriertrocknung
* Pastenförmige Produkte wie Teigwaren und Käse ==> Band - und Walzentrocknung
* Flüssige Produkte, in denen die Trockensubstanz gelöst oder suspendiert vorliegt. Es kann mit höheren Temperaturen gearbeitet werden, wegen des besseren Stofftransportes innerhalb des Produktes ==> Sprüh- und Gefriertrocknung.

== Trocknerbauarten ==
=== Stromtrocker ===
==== Ringtrocker ====
https://www.gea.com/de/products/dryers-particle-processing/ring-dryers/feed-type-ring-dryer.jsp?

=== Drehrohrtrockner ===
Drehrohrtrockner werden zum Trocknen von Zucker verwendet:<br />
Prospekt der Firma BMA:
https://www.bma-worldwide.com/de/zuckertrocknung/zuckertrocknungs-und-kuehlanlagen.html

Beispiel: Zuckerrübenschnitzel, Zucker
=== Bandtrockner ===
Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Bandtrocknern, die sich in der Art der Wärmezufuhr unterscheiden.
==== Bandtrockner A ====
Typ A wird mit Luft betrieben, die durch das Fördergut hindurch strömt. Dabei führt die heiße Luft die für die Trocknung benötigte Wärme zu, nimmt die verdampfte Feuchtigkeit auf und transportiert diese aus dem Trockner. Es sind Stoffe geeignet, die durchströmbar sind, wie z.B. Teeblätter.
===== Mehrbandtrockner =====
==== Bandtrockner B, konduktiv ====
Vakuumbandtrockner wird für pastenartige Mischungen zum Trocknen verwendet. Durch das Vakuum verdampft das Wasser schonend schon bei niedrigen Temperaturen und es bleibt ein trockenes Produkt zurück, dass anschließend auf die gewünschte Größe zerkleinert wird (z.B. in einer Hammermühle). Die pastenartige Konsistenz wird zuvor durch Eindampfung in einem Dünnschichtverdampfer (Rotorverdampfer) erreicht.

==== Beispiele: ====
Trockensuppen
Milo (Malzprodukt, Nestle))

==== Weblinks: ====
[http://www.bucherunipektin.com/sites/default/files/download_center/BRO_DRY_DE.pdf Bandtrockner der Fa. Bucherpektin]

=== Walzentrockner ===
Auf eine von innen mit Dampf beheizte Walze (Temperatur zwischen 100 und 300 °C) wird ein dünner Film des flüssigen Produkts aufgetragen. Das Auftragen als dünner Film bewirkt eine Oberflächenvergrößerung, so dass die Trocknung innerhalb einer Umdrehung der Walze erfolgen kann.
Es gibt eine [http://www.andritzgouda.com/flipbooks/Drumdryer/ ausführliche Broschüre] auf Englisch zur Funktion des Walzentrockners auf der Internetseite der [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/site Fa. Andritz Gouda] (früher GMF-Gouda).

Beispiele aus der Lebensmitteltechnik:
* [http://www.andritzgouda.com/en/index.php/proceslijn/Dried_milk/ Herstellung von Milchpulver] für die Schokoladenherstellung
* Herstellung von industriell hergestellten [http://de.wikipedia.org/wiki/Kartoffelp%C3%BCree#Instant-Kartoffelp.C3.BCree Instant-Kartoffelpüree]
* Herstellung von [http://www.prozesstechnik-online.de/home/-/article/31534493/32168957?returnToFullPageURL=back; Instantbabynahrung auf Getreidebasis] (Fa. Andritz-Gouda)

=== Gefriertrocknung, Vakuumtrocknung ===
Beim Gefriertrocknen macht man sich eine besondere physikalische Eigenschaft von Wasser zu Nutze. In einem Vakuum geht gefrorenes Wasser unmittelbar vom festen in den gasförmigen Zustand über. In diesem Zusammenhang spricht man von der Sublimitation.
Tiefgefrorene Lebensmittel werden im Vakuum unter Zufuhr von Wärme getrocknet. So erreicht man, dass das gefrorene, in Lebensmitteln enthaltene Wasser nicht schmilzt, sondern als Wasserdampf entweichen kann. Der Vorgang dauert je nach Lebensmittel bis zu 24 Stunden und wird bei Temperaturen zwischen -30 und +30 °C durchgeführt. Von allen Trocknungsverfahren sind bei der Gefriertrocknung die Produktveränderungen am geringsten. Sie ist das schonendste aber auch das teuerste industriell angewandte Verfahren.
Beispiel: Herstellung von Instantkaffee
Video: [http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2010/1024/gefriertrocknung.jsp WDR-Sendung]

==== Gefrierertrocknungsprozess ====

Temperatur und druckgesteuerter Vorgang

*:flüssiges Trockengut bei Umgebungsdruck (1013 mbar) rasch auf -50°C schockfrieren

*:schnelles Einfrieren→ kleine Feststoffbereiche sowie kleine Eiskristalle

*:mikoporiges Trocknungsprodukt

*:evtl. in einer gekühlten Mühle zerkleinern

*:Trocknungskammer auf 0,1 bar evakuieren

*:gefrorener Eisanteil sublimiert, zurück bleibt das Trocknungsgut mit vielen Mikroporen aus denen Eis ausgelaugt wurde

*:nach der Hälft der Zeit wird die Temperatur auf Raumtemperatur erhöht→ Austrocknung der Poren

*:in der Nachtrockenzeit wird bei Raumtemperatur unter verstärktem Vakuum die Restfeuchte abgesaugt

Gefriertrocknen- Wärmetrocknen

*:Zeitaufwändiger

*:Energieaufwändiger

*:teurer

*:dafür Produktschonender (temperaturempfindliche pflanzliche Stoffe wie, Aromen, Vitamine)

==== Gefriertrocknungsanlage ====
Mit unseren GMP-konformen Gefriertrocknungsanlagen können je nach Bedarf Batchgrößen bis 600 l bei Kondensatortemperaturen regelbar bis -100 °C kontrolliert eingefroren und schonend vakuumgetrocknet werden.
Eine konventionelle Gefriertrocknungsanlage besteht aus einer Trockenkammer, einem Kondensator und den Kältekompressoren.
In der Trockenkammer wird die Lösung zuerst unterhalb der eutektischen Temperatur eingefroren. Der Wärmeentzug erfolgt hierbei über ein gekühltes Stellflächen-System. Nach dem Einfrierprozeß wird mit Hilfe einer Pumpe ein Vakuumdruck unterhalb des Sublimationsdrucks eingestellt. Durch Erwärmen des Gefrierguts sublimiert das darin eingefrorene Wasser und der freigesetzte Wasserdampf friert am unterkühlten Kondensator aus.
Bei der kryogenen Gefriertrocknung wird der Wärmeträger, z. B. Silikonöl, nur mit umweltfreundlichem flüssigen Stickstoff (N2) im Kühlkreislauf-System heruntergekühlt. Der sublimierte Wasserdampf wird dann an den vom Stickstoff gekühlten Flächen des Kondensators ausgefroren. Dabei lassen sich Kondensatortemperaturen bis -100 °C einstellen.

[[Datei:Ablauf des Gefriertrocknungs.jpg|900ppx|Gefriertrocknungs- Prozeß]]

==== Zustandsdiagramm von Wasser ====
[[Datei:Triple- Diagramm.jpg|400px|thumb|Triple_Diagramm.jpg]]

*: das Diagramm beschreibt die Aggregatzustände in Abhängigkeit von Temperatur und Druck

*:jede Linie hat einen eigenen Phasenübergang dazu gehören z.B. Sublimationskurve, Erstarrungskurve und Siedekurve

*:der Triplepunkt ist bei 0,01 und bei 6,01 mbar abzulesen

*:an diesem Punkt kann Wasser sowohl als flüssig, fest als auch gasförmig vorliegen

=== Sprühtrockner ===
Die Sprühtrocknung macht sich das Prinzip der Oberflächenvergrößerung noch effektiver zu Nutze. So werden beim Sprühtrocknen flüssige Produkte am oberen Ende eines Trockenturms in feine Tröpfchen zerstäubt. Die Tropfen werden während ihres freien Falls durch einen Heißluftstrom im Turm getrocknet. Die Temperatur des Heißluftstroms liegt zwischen 150 - 250 °C und wirkt nur für die Dauer von einer halben bis einer Sekunde auf die Produkte ein. Die Temperatur des Pulverpartikels kühlt durch die Wasserverdampfung unmittelbar ab und beträgt nur ca. 60 - 80 °C. Nach der Gefriertrocknung ist die Sprühtrocknung die zweitschonendste industriell angewandte Methode.

Auf dieser [http://www.niro.com/flowsheets/Conventional-Spray-Dryer-GEA-Niro.exe animierten Grafik] der Firma GEA sieht man den prinzipiellen Aufbau einer Sprühtrockner Anlage.

Der Sprühtrockner wird z.B. bei der Herstellung von Milchpulver, Instantkaffeepulver oder Eipulver eingesetzt. In diesem [http://www.ovobest.de/experia-cgi/v2.2/viewhtml.pl?DescriptionFile=ovobest-menu.def&calling=film_rtl_2_de&menudepth=1&language=de&User=&navigate_path=@5;ueber_ovo_rtl&menu=rechts2&opened_navigate=0&OsCsid=&navigate_path=@7;ueber_ovo_spiegel&menu=rechts2b& RTL-Fernsehfilm über die Fa. Ovobest] wird die Herstellung von Eiweiß-, Eigelb- und Volleipulver gezeigt. Der hier gezeigte Sprühtrockner hat allerdings nicht die sonst verwendete zylindrische Form.
In diesem sehr umfangreichen Dokument der Fa. GEA-Niro gibt es sehr [http://www.niro.com/niro/cmsresources.nsf/8b1b2ddcca6e3e4bc1256dde0033bfc1/FB34FC2E0AB7DDADC1257569005160DE/$FILE/de_Milchpulvertechnologie-Buch_2_Spr%FChtrocknung.pdf ausführliche Informationen] zum Sprühtrockner.

Für die Herstellung von fetthaltigem Pulver, wie z.B. Vollmilchpulver oder Sahnepulver werden häufig spezielle Bauformen von Sprühtrocknern eingesetzt, z.B. [http://www.niro.com/niro/cmsdoc.nsf/webdoc/webb88nfft?opendocument&file=www.niro.com/flowsheets/Filtermat-Dryer-GEA-Niro.exe Filtermat] der Fa. GEA-Niro.

[https://www.youtube.com/watch?v=f6As0rXP_CA Link auf youtube Video], Marke Eigenbau

[http://www.gbm.dk/gbm/SD-e.htm Animation] Sprühtrockneranlage, Fa. GBM

Anwendungsbereiche:
*Pharmazie
*Knochen- und Zahnamalgam
*Getränke
*Geschmacks-, Farb- und Pflanzenextrakte
*Milch- und Eierprodukte
*Kunststoffe, Polymere und Epoxide
*Seifen und Reinigungsmittel
*Textilien und vieles mehr
*Die Sprühtrocknung dient auch als Verfahren zur Mikroverkapselung ätherischer Öle oder anderer oxidationsempfindlicher Stoffe.

=== Wirbelschichttrockner (Fließbetttrockner) ===
Die Fliessbett- bzw. Wirbelschichttechnik wird nicht nur zum Trocknen und Kühlen, sondern auch zum Rösten, Agglomerieren, Temperieren und Instantisieren eingesetzt.

'''Trocknen von Gewürzen mit dem Wirbelschicht- Fließbetttrockner'''

Die zu trocknenden Gewürze werden auf einen Anströmboden (Lochblech, Spaltsieb, Spezialboden) aufgegeben. Da werden sie von unten nach oben mit heißer oder kalter Luft durchströmt. Durch die ständige Vibration des Anströmbodens erwärmen sich die Gewürze und die Feuchtigkeit wird ausgetrieben. In großen Industriebetrieben z. B Molkereien trifft man oft auf Produkte die im Vergleich zueinander eine sehr unterschiedliche Partikelgröße und einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen.

'''Eigenschaften durch die Vibration:

* in der Wirbelschicht wird bei feinkörnigen Produkten die Blasenbildung vermieden und somit kommt eine bessere Energieausnutzung zustande
* Auflockerung auch beim groben Schüttgut
* Vermeidung der Entmischung des Gutes
* leichter Produktwechsel
* leichte Entleerung des Trockners- durch die Vibration wird das Gut zum Trockner gefördert
* Qualität des Produktes ist abhängig von den Schwingungen, je nach Verweilzeit
* Geruchsunterdrückung wird mit ein geschlossenes System, Luftzirkulation und thermische Nachverbrennung vermieden
* durch Verwendung von Produktrezirkulation können auch flüssige Produkte behandelt werden

Die Länge der Trockner kann je nach Leistung bis zu 18 m betragen. Die Schwingungen werden mit Doppelunwuchtmotoren erzeugt.

Der trockner ist geeignet für:
*Tee
*Milchpulver
*Gelatine
*Suppengranulate
*Kaffee
*Koffein
*Tabak

Weitere Informationen: [https://www.glatt.com/de/verfahren/trocknung/ Fa. Glatt]
==== Wirbelschicht- Verdampfungstrockner ====
Für die Trocknung von Zuckerrübenschnitzel werden spezielle Trocken eingesetzt:<br />

https://www.bma-worldwide.com/de/schnitzeltrocknung/bma-wirbelschicht-verdampfungstrockner.html
=== Kontakttrocknung ===
Die Kontakttrocknung ist ein Trocknungsvorgang, bei dem das feuchte Trocknungsgut durch den Kontakt mit einer heißen Fläche getrocknet wird. Hierbei wird das Gut in den meisten Fällen immer wieder verrührt, sodass wieder feuchtes, kühleres Produkt an die Kontaktfläche gebracht wird. Dies kann sowohl unter atmosphärischen Bedingungen als auch im Vakuum durchgeführt werden. Abtransportiert wird der Dampf durch einen Luftstrom (oft nur ein minimaler Schleppgasstrom). Da die Trocknungsapparate dicht sind, kann man man auch toxische und karzinogene Güter darin trocknen.
Den schematischen Aufbau der Kontakttrocknung kann man auf [https://www.fh-muenster.de/uploads/img_projekte/fsk/344_1.jpg dieser Grafik] betrachten.

=== Konvektionstrocknung ===
Die konvektive Trocknung basiert darauf, zu trocknendes Gut mit einem warmen, trockenen Luftstrom zu überströmen. Dadurch entweicht die Feuchtigkeit aus dem Trocknungsgut und wird mit dem Luftstrom vermischt. Die trockene, heiße Luft nimmt die Feuchtigkeit auf. Feuchte Luft entströmt. <br />
Bei lockerem, porösem Trocknungsgut reicht das Überströmen dünner Lagen des Trocknungsgutes. Sind Güter schwer zu trocknen, muss eine Trocknungsgutschüttung durchströmt werden oder eine Wirbelschicht erzeugt werden.

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Kurzzeiterhitzung

2020-11-29T12:31:45Z

Belofb:

Die Kurzzeiterhitzung (KZE) ist eine bewährte Methode zur Haltbarmachung von Milch, Fruchtsäften, Bier etc.. Eine KZE besteht im Wesentlichen aus 3 Plattenwärmetauschern, die meistens auf einem Rahmen montiert sind, sowie einer Heißhaltestrecke.
Bei der Kurzzeiterhitzung wird die Flüssigkeit auf eine Temperatur von ca. 70 - 80 °C erhitzt, und einige Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Die Heißhaltestrecke ist ein Stück Rohrleitung, das durchströmt wird. Je nach Länge der Rohrleitung und der [[Techniker_Schule_Butzbach/Verfahrenstechnik/Kurzzeiterhitzung/Str%C3%B6mungsgeschwindigkeit|Strömungsgeschwindigkeit]] ergibt sich wie lange die Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit wieder abgekühlt wird.

Sigmatherm-Kurzzeiterhitzungsanlage in einem Technikum

[[Datei:Bild1.jpg|Sigmatherm-Kurzzeiterhitzungsanlage]]

Im Bild ist ein Schema für eine KZE für das Beispiel Bier dargestellt:<br />
[[Datei:VT-Schema-KZE.png|Darstellung einer Pasteur-Anlage mit integrierter Wärmerückgewinnung.|600px]]

Die Darstellung erfolgt mittels Symbolen nach EN ISO 10628 für die Darstellung von Verfahrensbildern.

Die einzelnen Prozessschritte sind im Fließbild mit Zahlen gekennzeichnet. Im weiteren Text werden die gekennzeichneten Prozesse erläutert.

Tabellarische Darstellung der Prozesse
{|

|width=20px|Nummer
1<br>
2<br>
3<br>
4<br>
4.1<br>
5<br>
6<br>
7<br>
7.1<br>
8<br>
9<br>
|width=5px|
|valign="top" | Bezeichnung
Pumpe<br>
Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher<br>
Druckerhöhung zur Lebensmittelsicherheit<br>
Erhitzung des Produktes<br>
Erhitzen des Heizmediums<br>
Heißhaltestrecke<br>
Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher<br>
Kühlung des Produktes<br>
Abkühlen des Kühlmittels<br>
Lagertank<br>
Pumpe<br>

|}

== Erläuterung der einzelnen Prozesse ==
1<br> Das kalte Produkt wird mittels einer Pumpe durch die Anlage befördert.

2<br>
Durch den Austauscher (Plattenwärmetauscher) fließen zwei Stoffströme im Gegenstrom: Auf der einen Seite strömt die kalte Flüssigkeit, diese wird durch die heiße Flüssigkeit, die aus dem Prozessschritt 5 kommt, vorgewärmt. Dabei kühlt sich die heiße Flüssigkeit ab. Man spricht von Wärmerückgewinnung weil die heiße Flüssigkeit, die zuvor auch in diesem Wärmetauscher erwärmt wurde, ihre zuvor aufgenommene Energie wieder abgibt. Je größer die Austauschfläche des Wärmetauschers ist, desto mehr Wärme kann zurückgewonnen werden. Wärmerückgewinnungsgrade von ca. 95 % sind üblich.

3<br>
Durch eine Pumpe vor dem Erhitzer wird gewährleistet, dass der Druck auf der „pasteurierten Seite“ höher ist als auf der „unpasteurisierten Seite“. So wird eine sichere Arbeitsweise gewährleistet.

4<br>
Im Prozessschritt 4 findet die Erhitzung des Produktes mittels eines Plattenwärmetauschers statt. Der Wärmetausch (Energietausch) findet statt, da das Medium, welches zum Erhitzen verwendet wird, eine wesentlich höhere Temperatur besitzt als das Medium kommend von Prozessschritt 3.

4.1 <br>
Der Prozessschritt 4.1 stellt den Erhitzungsprozess des wärmeübertragenden Mediums dar, dass in Prozessschritt 4 die Energie/Wärme an das Produkt abgibt.

5<br>
Das Medium/Produkt muss nach dem Erhitzen für eine kurze Zeit auf der erzielten Temperatur verweilen (variabel von Produkt zu Produkt). Dies geschieht im Prozessschritt 5, bei dem es sich um eine Heißhaltestrecke handelt. Die sogenannte Heißhaltestrecke besteht aus einer Rohrleitung, in dem das Produkt auf Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit im nächsten Prozessschritt wieder abgekühlt wird.
Die Länge der Rohrleitung ist so ausgelegt, dass für das Durchströmen der Strecke genau die Zeit benötigt wird, die als Haltezeit bei der Kurzzeiterhitzung vorgesehen ist. Die notwendige Zeit ist abhängig von der Temperatur auf die die Flüssigkeit erhitzt wird.

6<br>
Nach dem Durchlaufen der Heißhaltestrecke muss das Produkt wieder herunter gekühlt werden. Das Produkt fließt von der Heißhaltestrecke zurück in den Austauscher von Prozessschritt 2. Dabei gibt die heiße Flüssigkeit Wärme an die kalte Flüssigkeit, die von Prozessschritt 1 kommt, ab. <br />

7<br>
Nach dem Austauscher fließt das bereits stark abgekühlte Produkt in einen weiteren Plattenwärmetauscher, in dem es auf Lagertemperatur heruntergekühlt wird. Das Produkt gibt Wärme an das Kühlmittel ab, welches ebenfalls durch den Plattenwärmetauscher fließt und kühlt sich dabei ab.

7.1 <br>
Der Prozessschritt 7.1 wird das Kühlmittel dass in Prozessschritt 7 die Wärme vom Produkt aufnimmt, gekühlt. Anschließend kann es wieder als Kühlmittel im Prozessschritt 7 verwendet werden.

8<br>
Prozessschritt 8 stellt einen Lagertank da, in den das Produkt nach dem Abkühlungsprozess hinein fließt und bis zur Weiterverarbeitung gelagert wird.

9<br>
Zur Weiterverarbeitung wird das Produkt mittels einer Pumpe durch ein Rohrleitungssystem befördert.

'''Video''' <br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/armuBpNBEpY" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

'''Kurzzeiterhitzung mit Röhrenwärmetauscher'''
<br />
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/QbREuwgTxUk" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Kurzzeiterhitzung

2020-11-29T12:29:29Z

Belofb:

Die Kurzzeiterhitzung (KZE) ist eine bewährte Methode zur Haltbarmachung von Milch, Fruchtsäften, Bier etc.. Eine KZE besteht im Wesentlichen aus 3 Plattenwärmetauschern, die meistens auf einem Rahmen montiert sind, sowie einer Heißhaltestrecke.
Bei der Kurzzeiterhitzung wird die Flüssigkeit auf eine Temperatur von ca. 70 - 80 °C erhitzt, und einige Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Die Heißhaltestrecke ist ein Stück Rohrleitung, das durchströmt wird. Je nach Länge der Rohrleitung und der [[Techniker_Schule_Butzbach/Verfahrenstechnik/Kurzzeiterhitzung/Str%C3%B6mungsgeschwindigkeit|Strömungsgeschwindigkeit]] ergibt sich wie lange die Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit wieder abgekühlt wird.

Sigmatherm-Kurzzeiterhitzungsanlage in einem Technikum

[[Datei:Bild1.jpg|Sigmatherm-Kurzzeiterhitzungsanlage]]

Im Bild ist ein Schema für eine KZE für das Beispiel Bier dargestellt:<br />
[[Datei:VT-Schema-KZE.png|Darstellung einer Pasteur-Anlage mit integrierter Wärmerückgewinnung.|600px]]

Die Darstellung erfolgt mittels Symbolen nach EN ISO 10628 für die Darstellung von Verfahrensbildern.

Die einzelnen Prozessschritte sind im Fließbild mit Zahlen gekennzeichnet. Im weiteren Text werden die gekennzeichneten Prozesse erläutert.

Tabellarische Darstellung der Prozesse
{|

|width=20px|Nummer
1<br>
2<br>
3<br>
4<br>
4.1<br>
5<br>
6<br>
7<br>
7.1<br>
8<br>
9<br>
|width=5px|
|valign="top" | Bezeichnung
Pumpe<br>
Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher<br>
Druckerhöhung zur Lebensmittelsicherheit<br>
Erhitzung des Produktes<br>
Erhitzen des Heizmediums<br>
Heißhaltestrecke<br>
Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher<br>
Kühlung des Produktes<br>
Abkühlen des Kühlmittels<br>
Lagertank<br>
Pumpe<br>

|}

== Erläuterung der einzelnen Prozesse ==
1<br> Das kalte Produkt wird mittels einer Pumpe durch die Anlage befördert.

2<br>
Durch den Austauscher (Plattenwärmetauscher) fließen zwei Stoffströme im Gegenstrom: Auf der einen Seite strömt die kalte Flüssigkeit, diese wird durch die heiße Flüssigkeit, die aus dem Prozessschritt 5 kommt, vorgewärmt. Dabei kühlt sich die heiße Flüssigkeit ab. Man spricht von Wärmerückgewinnung weil die heiße Flüssigkeit, die zuvor auch in diesem Wärmetauscher erwärmt wurde, ihre zuvor aufgenommene Energie wieder abgibt. Je größer die Austauschfläche des Wärmetauschers ist, desto mehr Wärme kann zurückgewonnen werden. Wärmerückgewinnungsgrade von ca. 95 % sind üblich.

3<br>
Durch eine Pumpe vor dem Erhitzer wird gewährleistet, dass der Druck auf der „pasteurierten Seite“ höher ist als auf der „unpasteurisierten Seite“. So wird eine sichere Arbeitsweise gewährleistet.

4<br>
Im Prozessschritt 4 findet die Erhitzung des Produktes mittels eines Plattenwärmetauschers statt. Der Wärmetausch (Energietausch) findet statt, da das Medium, welches zum Erhitzen verwendet wird, eine wesentlich höhere Temperatur besitzt als das Medium kommend von Prozessschritt 3.

4.1 <br>
Der Prozessschritt 4.1 stellt den Erhitzungsprozess des wärmeübertragenden Mediums da, dass in Prozessschritt 4 die Energie/Wärme an das Produkt abgibt.

5<br>
Das Medium/Produkt muss nach dem Erhitzen für eine kurze Zeit auf der erzielten Temperatur verweilen (variabel von Produkt zu Produkt). Dies geschieht im Prozessschritt 5, bei dem es sich um eine Heißhaltestrecke handelt. Die sogenannte Heißhaltestrecke besteht aus einer Rohrleitung, in dem das Produkt auf Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit im nächsten Prozessschritt wieder abgekühlt wird.
Die Länge der Rohrleitung ist so ausgelegt, dass für das Durchströmen der Strecke genau die Zeit benötigt wird, die als Haltezeit bei der Kurzzeiterhitzung vorgesehen ist. Die notwendige Zeit ist abhängig von der Temperatur auf die die Flüssigkeit erhitzt wird.

6<br>
Nach dem Durchlaufen der Heißhaltestrecke muss das Produkt wieder herunter gekühlt werden. Das Produkt fließt von der Heißhaltestrecke zurück in den Austauscher von Prozessschritt 2. Dabei gibt die heiße Flüssigkeit Wärme an die kalte Flüssigkeit, die von Prozessschritt 1 kommt, ab. <br />

7<br>
Nach dem Austauscher fließt das bereits stark abgekühlte Produkt in einen weiteren Plattenwärmetauscher, in dem es auf Lagertemperatur heruntergekühlt wird. Das Produkt gibt Wärme an das Kühlmittel ab, welches ebenfalls durch den Plattenwärmetauscher fließt und kühlt sich dabei ab.

7.1 <br>
Der Prozessschritt 7.1 wird das Kühlmittel dass in Prozessschritt 7 die Wärme vom Produkt aufnimmt, gekühlt. Anschließend kann es wieder als Kühlmittel im Prozessschritt 7 verwendet werden.

8<br>
Prozessschritt 8 stellt einen Lagertank da, in den das Produkt nach dem Abkühlungsprozess hinein fließt und bis zur Weiterverarbeitung gelagert wird.

9<br>
Zur Weiterverarbeitung wird das Produkt mittels einer Pumpe durch ein Rohrleitungssystem befördert.

'''Video''' <br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/armuBpNBEpY" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

'''Kurzzeiterhitzung mit Röhrenwärmetauscher'''
<br />
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/QbREuwgTxUk" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Messefahrten

2020-11-22T17:56:32Z

Belofb: /* Fahrt zur PowTech in Nürnberg 2017 */

=== Fahrt zur PowTech in Nürnberg 2017 ===
*Datum: 27.9.2017 von 7:00 Uhr bis 19:00 Uhr
'''Hinfahrt''': Treffpunkt: '''7:00''' Techniker Schule Butzbach (Stresemannstraße)<br />

'''Rückfahrt''': Treffpunkt: '''16:00''' Parkplatz Ost, Messegelände Nürnberg
*Ankunft in Butzbach: ca. 19:00 Uhr,

Einlösen der Gutscheine: [https://www.powtech.de/de/besucher/tickets/gutschein Homepage der PowTech 2017]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Messefahrten

2020-11-22T17:55:46Z

Belofb: /* Fahrt zur PowTech in Nürnberg 2017 */

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-19T07:42:58Z

Belofb: /* Energieeinsparung */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
'''Schema einer dreistufigen Verdampfung'''<br />
[[Datei:Schema-mehrstufigeEindampfung.jpg|600px|Schema-mehrstufigeEindampfung]]
<br />

Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 10 °C und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-17T13:28:19Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
'''Schema einer verstufigen Verdampfung'''<br />
[[Datei:Schema-mehrstufigeEindampfung.jpg|600px|Schema-mehrstufigeEindampfung]]
<br />

Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 10 °C und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Datei:Schema-mehrstufigeEindampfung.jpg

2020-11-17T13:24:20Z

Belofb: User created page with UploadWizard

=={{int:filedesc}}==
{{Information
|description={{de|1=Schema-mehrstufigeEindampfung}}
|date=2020-11-17 14:20:08
|source={{own}}
|author=[[User:Belofb|Belofb]]
|permission=
|other_versions=
|other_fields=
}}

=={{int:license-header}}==
{{self|cc-by-sa-3.0}}

[[Kategorie:Uploaded with UploadWizard]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-16T11:49:43Z

Belofb: /* Energiebilanz eines Verdampfers */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 10 °C und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:53:28Z

Belofb: /* Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers <br />

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />
== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 10 °C und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:50:16Z

Belofb: /* Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers <br />

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />
== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:46:07Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

===Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers <br />

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />
== Energieeinsparung ==
=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:44:02Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

=== Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers <br />

{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />
=== Energieeinsparung
==== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ====
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

==== Einstufige Eindampfen mit mechanischer Brüdenkompression ====
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:39:42Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit
zu verdampfen (Brüden), um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat). }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

=== Energiebilanz eines Verdampfers ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

=== Energiebedarf ===

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Funktionsprinzip einer einstufigen Verdampferanlage mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:33:59Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==
=== Definition: ===
Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit (Brüden) zu verdampfen, um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat).

=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

=== Energiebedarf ===

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Funktionsprinzip einer einstufigen Verdampferanlage mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:26:27Z

Belofb:

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==

=== Definition: ===
Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit (Brüden) zu verdampfen, um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat).
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für eine einstufige Anlage werden überschlägig 10 % mehr Heizdampf benötigt, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

=== Funktionsprinzip einer einstufigen Verdampferanlage mit mechanischer Brüdenkompression ===
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/9lm2ubpOoL4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:19:42Z

Belofb: /* Energiebedarf */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==

=== Definition: ===
Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit (Brüden) zu verdampfen, um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat).
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für eine einstufige Anlage werden überschlägig 10 % mehr Heizdampf benötigt, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge (Brüden). Um die Masse an Heizdampf zu berechnen wird also die Masse an Brüder mit dem Faktor 1,1 multipliziert.

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-11-14T09:16:49Z

Belofb: /* Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==

=== Definition: ===
Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit (Brüden) zu verdampfen, um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat).
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für eine einstufige Anlage werden überschlägig 10 % mehr Heizdampf benötigt, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|600px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T09:03:01Z

Belofb:

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1a>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Lösung">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|600px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

{{Aufgaben|<1b>|'''Q-T-Diagramm'''<br>
Stellen Sie die unter Aufgabe 1a errechneten Wärmemengen in einem Q-T-Diagramm dar}}

<popup name="Lösung">
[[Datei:QT-Diagramm.png|600px|QT-Diagramm]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Datei:QT-Diagramm.png

2020-11-14T09:00:36Z

Belofb: User created page with UploadWizard

=={{int:filedesc}}==
{{Information
|description={{de|1=QT-Diagramm}}
|date=2020-11-14 09:59:42
|source={{own}}
|author=[[User:Belofb|Belofb]]
|permission=
|other_versions=
|other_fields=
}}

=={{int:license-header}}==
{{self|cc-by-sa-3.0}}

[[Kategorie:Uploaded with UploadWizard]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:58:46Z

Belofb: /* Umwandlungswärme */

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1a>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Lösung">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|600px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

{{Aufgaben|<1b>|'''Q-T-Diagramm'''<br>
Stellen Sie die unter Aufgabe 1a errechneten Wärmemengen in einem Q-T-Diagramm dar}}

<popup name="Lösung">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|600px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:45:21Z

Belofb:

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Lösung">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|600px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:44:16Z

Belofb: /* Umwandlungswärme */

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Lösung">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|800px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:43:18Z

Belofb: /* Umwandlungswärme */

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Bild">
[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|thumb|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Datei:Lösungs Aufgabe UW.png

2020-11-14T08:36:09Z

Belofb: User created page with UploadWizard

=={{int:filedesc}}==
{{Information
|description={{de|1=Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a}}
|date=2020-11-14 09:33:53
|source={{own}}
|author=[[User:Belofb|Belofb]]
|permission=
|other_versions=
|other_fields=
}}

=={{int:license-header}}==
{{self|cc-by-sa-3.0}}

[[Kategorie:Uploaded with UploadWizard]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:32:31Z

Belofb: /* Umwandlungswärme */

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

<popup name="Bild">
[[Datei:Gulasch.PNG|800px]]
</popup>

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:08:09Z

Belofb:

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:05:10Z

Belofb:

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''
'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''

<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre

2020-11-14T08:00:43Z

Belofb:

=== Temperatur und Wärme ===

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]

<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>

==== spezifische Wärmekapazität ====
Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.

<math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
dabei bedeuten:<br>
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
c: die spezifische Wärmekapazität in <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw. <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
m: Masse in kg <br><br>
<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>

'''Übungsaufgaben'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

==== Umwandlungswärme====

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

'''Übungsaufgabe:'''
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>

{{Aufgaben|<1>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}

==== Verbrennungswärme====
Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
<math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>

==== Mischungstemperatur====
Berechnung von Mischungstemperaturen

=== Energieumwandlung ===
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].

Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

<div class="multiplechoice-quiz">

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

</div>

==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}

== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
*[[/Konvektion|Konvektion]]

<div class="zuordnungs-quiz">
<big>'''Zuordnung'''</big><br>
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.
{|
| Wärmeleitung || WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers || WÜ durch die Wand eines Hauses || WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
|-
| Konvektion || WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt || WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
|-
| Strahlung || Sonne || Ofen
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Instant-Kaffeepulver

2020-11-07T10:15:38Z

Belofb:

=== Instant Kaffeepulverherstellung ===

Für reinen löslichen Kaffee, der auch Kaffee-Extrakt oder Instantkaffee genannt wird, gilt ein striktes Reinheitsgebot. Löslicher Kaffee wird ausschließlich aus Röstkaffee unter Verwendung von Wasser hergestellt, enthält also keine Zusatzstoffe.

Kaffee-Extrakte sind technisch gesehen stark konzentrierte Röstkaffee-Aufgüsse. Am bekanntesten sind Trocken-Extrakte, die meist in Pulverform oder Granulat in den Handel kommen. Es gibt aber auch flüssige Extrakte, die in gefrorenem Zustand häufig in der Gastronomie verwendet werden.

Bei der industriellen Herstellung von Instant Kaffeepulver werden im wesentlichen die folgenden Prozessschritte durchlaufen:
[[Datei:Instant Kaffeepulver.jpg|thumb|Instant Kaffeepulver|600px]]

* Anlieferung Rohkaffe (Bohnen)
* Reinigung des Rohkaffees
* Röstung der Rohkaffeebohnen in einem kontinuierlich oder diskontinuierlich (Chargenröstung) betriebenen Röster
* Nach dem Rösten wird der Kaffee mit Wasser gekühlt, so dass der Röstvergang möglichst schnell gestoppt wird. Das Wasser verdampft dabei, anschließend wird der vorgekühlte Kaffee in einem Fließbettkühler (Wirbelschichtkühler) mit kalter Luft weiter runtergekühlt (Hauptkühlung)
* Vermahlung der Kaffeebohnen in einer Walzenmühle
* Extraktion des Kaffees
* Abtrennen von feinen Feststoffen (Reste Kaffeesatz) aus dem Extrakt mit einer Tellerzentrifuge (Separator)
* Aufkonzentrieren des Kaffeeextraktes in einer mehrstufigen Eindampfanlage
* Pulverherstellung durch Trocknung des aufkonzentrierten Extrakts mittels Sprühtrocknung (oder Vakuumgefriertrocknung)
* Nachtrocknung des Pulvers in einem Wirbelschichttrockner

== Video zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses beim Hersteller Nestlé ==

{{#ev:youtube|dt-y3N0Sy9Y}}
== Video zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses beim Hersteller Maxwell ==
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/4G5LcVUcWAg" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Rösten und Mahlen des Rohkaffees ===

Für die Herstellung von löslichem Kaffee werden Rohkaffeemischungen, in der Fachsprache "Blend" genannt, verwendet. Nach dem Reinigen werden diese Mischungen in Trommelröstern bei einer Temperatur von 200 bis 230 Grad Celcius geröstet. Röstkaffee, der für die Herstellung von löslichem Kaffee genutzt wird, ist in der Regel dunkler geröstet und hat einen höheren Wasseranteil als Röstkaffee, der für Filterkaffee verwendet wird.

Beim Mahlen kommt es darauf an, dass eine möglichst gleichmäßige und vor allem grobe Körnung erreicht wird. Der grobe Mahlgrad verhindert, dass es bei der anschließenden Extraktion des Kaffeemehls mit Wasser in den dafür verwendeten Extraktoren zu Verstopfungen kommt.

=== Mahlen ===

Zum Mahlen von Kaffeebohnen im industriellen Maßstab werden Walzenmühlen verwendet. Diese haben mehrere Walzenpaare übereinander angeordnet, so dass die Kaffeebohnen immer feiner vermahlen werden. Es entsteht eine gleichmäßige Korngröße. Die Kaffeebohnen werden gröber zerkleinert, damit es keine Verstopfungen in den nachfolgenden Extrahierapparaten gibt. Ein Lieferant für [http://www.probat.com/leistungen/industrie/produkte/muehlen/ Walzenmühlen für Kaffeebohnen] ist z.B. die Fa. Probat.

=== Extrahieren der löslichen Substanzen ===

Die Extraktion erfolgt ausschließlich mit kalkarmem Trinkwasser. Das schreiben EG-Bestimmungen vor. Üblich ist eine Extraktion in mindestens sechs in Serie geschalteten Extraktionssäulen (Perkolatorenbatterie) nach dem Gegenstromprinzip. Die Stahlsäulen sind zylinderförmig, laufen am Ende konisch zu und sind in der Regel mehrere Meter hoch. Sie werden abwechselnd mit frischem Mahlgut befüllt und vom bereits extrahierten Mahlgut, dem Kaffeesatz, entleert.

Bei der Extraktion wird das Frischwasser mit einer Temperatur von 170 bis 190 Grad Celcius und einem Druck von 15 bis 20 Atmosphären in den Perkolator geleitet, der das am stärksten ausgelaugte Kaffeemahlgut enthält und anschließend ausgeleert wird. Dort werden Extraktstoffe aufgenommen. Die Flüssigkeit gelangt als dünner Extrakt anschließend in die zweite Säule, laugt dort das Mahlgut aus und wird in die nächste Säule geleitet. Als letzte Stufe wird die Extraktionssäule mit dem frischen Mahlgut erreicht. Der Extrakt verläßt diese "Frischesäule" als sogenannter "Dünnsaft" mit einer Temperatur von 40 bis über 80 Grad Celcius und wird sofort gekühlt, um die Qualität zu sichern und unerwünschte "Prozessaromen" zu vermeiden. Der "Dünnsaft" wird zudem im Separator gereinigt, um nicht gewollte Feststoffe abzusondern, und weiter verarbeitet.

Das ausgelaugte Mahlgut wird gepresst, um mechanisch Wasser zu entziehen, und zur Energiegewinnung verbrannt.

=== Konzentrieren des Extraktes ===
[[Datei:Vierfache Eindampfung.jpg|thumb|Vierfache Eindampfung|400px]]

Nach der Extraktion wird der "Dünnsaft" zu "Dicksaft". In dieser Konzentrierungsstufe wird dem Extrakt Wasser entzogen. Dies kann durch Verdampfen des Wassers im Vakuum erfolgen. Aufkonzentration auf ca. 55%.
Diese Vorkonzentrierung wird vorgenommen, um die Kosten der eigentlichen Trocknung zu senken und das Aroma beim Trocknen besser zu erhalten.

* [http://wikis.zum.de/projektwiki/Techniker_Schule_Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung#Fallfilmverdampfer Fallfilmverdampfer]
:Kosten für die Trocknung geringer

=== Trocknen ===

Es gibt verschiedene Arten der Trocknung, die im folgenden vorgestellt werden:

==== Sprühtrocknung ====

Hierbei wird das Konzentrat unter Druck durch Düsen in einem Trockenturm versprüht und fein zerstäubt. Die Tröpfchen werden mit heißer Luft verwirbelt und im Heißluftstrom schonend getrocknet. Dabei verdunstet das Wasser und es entstehen winzige Hohlkügelchen aus reinem Kaffee, die beim Fallen abkühlen und im unteren Teil des Turmes aufgefangen werden. In dem Sprühtrockner ist häufig eine Agglomeration integriert. Die Kaffeepartikel werden nach dem Trocknen noch einmal kurz mit Wasserdampf befeuchtet. Dadurch haften mehrere Partikel zusammen und die typischen Kaffeekörnchen des löslichen Kaffees entstehen. Agglomerierter Kaffee ist bei der späteren Zubereitung besonders schnell löslich.
* 20- 40m
* d= 7m
* heiße Luft
* 3- 5% Wassergehalt

==== Gefriertrockung ====
Bei dieser besonders produktschonenden Methode wird der heiße, flüssige Kaffeeauszug sekundenschnell bei Temperaturen zwischen minus 40 und minus 50 Grad Celsius tiefgefroren. Anschließend wird er zerkleinert und vermahlen. Die Kaffee-Eisstücke gelangen anschließen in einen Vakuumtrockner, wo unter Hochvakuum und langsamer Energiezufuhr das Wasser sublimiert (direkter Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand) und feste, trockene Kaffeepartikel zurückbleiben.

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Eindampfung

2020-10-26T11:47:51Z

Belofb: /* Massenbilanz eines Verdampfers */

=== Definition ===
{{Definition|Eindampfung ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine Suspension oder eine Lösung durch Entzug von Wasser bzw. Lösungsmittel aufkonzentriert wird. }}
=== Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ===
Eindampfung ist in vielen Herstellungsprozessen der Lebensmittelindustrie ein wichtiger Verfahrensschritt. Je nach Herstellungsverfahren sind andere Prozessschritte vor- und nachgeschaltet.
Bei den folgenden Prozessen ist die Eindampfung einem Trocknungsprozess vorgeschaltet:
* [[Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Milchpulver|Milchpulverherstellung]]

In diesen Prozessen finden sich die drei Grundprozesse Extraktion, Eindampfung und Trocknung:
* Zuckerherstellung
* Instant-Kaffepulverherstellung

In diesen Prozessen ist die Eindampfung der Extraktion nachgeschaltet:
* Bierherstellung
* Malzextrakt

Für die Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten
*Apfelsaft
*Orangensaft etc.

Auch für die Entalkoholisierung werden "Eindampfanlagen" eingesetzt. Bei der Trennung von 2 Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkt (Bier und Alkohol) handelt es sich um den Prozess der Destillation, der sich von der Eindampfung unterscheidet.

=== Fallfilmverdampfer===

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bpDTcpLUoYI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

=== Massenbilanz eines Verdampfers ===

{{Aufgaben|<1>|a) Berechnen Sie wie viel Wasser verdampft werden muss um 2 kg Zuckerlösung von 20 Mas.-% auf 50 Mas.-% aufzukonzentrieren.<br>
b) Wie viel Energie (Wärmemenge) wird benötigt, um diese Wassermenge zu verdampfen?<br> c) Als Energieträger wird Dampf verwendet. Wie viel Dampf wird benötigt?}}

{{Aufgaben|<2>|In einem Verdampfer sollen 1300 kg/h Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25 % auf einen Feststoffgehalt von 55 % aufkonzentriert werden.<br>
a) Errechnen Sie wieviel Konzentrat Sie erhalten und wieviel Wasser verdampft werden muss.<br>
b) Erstellen Sie eine Skizze für eine einstufige Eindampfung, in der Sie die Massenströme in kg/h für die Lösung, das Konzentrat und den entstehenden Dampf eintragen.<br>
c) Erstellen Sie für den Verdampfer ein Grundfließschema mit Zusatzinformationen (Massenströme). Berücksichtigen Sie auch den Heizdampf und das Heizdampfkondensat.}}

== Aufbau und Funktionsweise von Verdampfern ==

=== Definition: ===
Ein Verdampfer wird in der Industrie genutzt, um Flüssigkeiten (z.B. Lösungen) mit einer niedrigen Konzentration durch Zufuhr von Wärme zu erhitzen und einen Teil der dort enthaltenen Flüssigkeit (Brüden) zu verdampfen, um ein Endprodukt mit höherer Konzentration zu erhalten (z.B. Orangensaft – Orangensaftkonzentrat).
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für eine einstufige Anlage werden überschlägig 10 % mehr Heizdampf benötigt, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Funktionsprinzip einer industriellen Verdampferanlage in der Lebensmittel/Chemiebranche ===
* die zu konzentrierende Lösung wird in-/durch z.B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauscher den sogenannten Wärmeübertragungsbereich geleitet (innen)
* das Heizmedium (Heizdampf) wird ebenfalls in den Wärmeübertragungsbereich geleitet aber um die Lösung herum (indirekt)
* durch die Erhitzung verdampft ein Teil der enthaltenen Flüssigkeit
* der Lösungsmitteldampf (Brüden) wird separat abgeleitet und bei mehrstufigen Anlagen als Heizdampf für die nächste Stufe weiter verwendet
* das gewonnene Konzentrat wird ebenfalls abgeleitet (dis-/kontinuierlich) oder bei einer mehrstufigen Verdampfungsanlage im nächsten Verdampfer weiter aufkonzentriert
=== Energiebedarf ===
Eine Eindampfanlage benötigt viel Energie. Diese Energie wird mit Heizdampf zugeführt, der dabei kondensiert. Die dabei abgegebene Kondensationswärme wird zur Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels verwendet. Da die spez. Verdampfungswärme und die spez. Kondensationswärme annähernd gleich sind, benötigt man etwa genauso viel Heizdampf, wie Wasser aus der Lösung verdampft werden soll. Für Überschlagsrechnungen kann angenommen werden, dass in einer einstufigen Anlage 10 % mehr Heizdampf benötigt wird, bezogen auf die zu verdampfende Wassermenge.

=== Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines einstufigen Verdampfers ===
{{Aufgaben|<3>|Eine Lösung strömt mit 1300 kg/h in einen einstufigen Verdampfer. Die Lösung hat eine Anfangskonzentration von 25% und soll auf 55% aufkonzentriert werden. <br />
Berechnen Sie die Massenströme für Konzentrat, Brüden, Heizdampf und Heizdampfkondensat und stellen Sie Ihre Ergebnisse in einem Grundfließbild mit Zusatzinformationen dar.}}

<popup name="Bild">
[[Datei:Grundfließschema Verdampfer.jpg|800px|zentriert|Grundfließbild mit Zusatzinformationen eines eisntufigen Verdampfers]]
</popup>

<br />

=== Funktionsprinzip einer mehrstufigen Verdampferanlage ===
Bei einer mehrstufigen Verdampferanlage sind mehrere Verdampfer hintereinander geschaltet. Die Lösung, die aufkonzentriert werden soll, durchläuft die einzelnen Verdampfer nacheinander und wird dabei von Stufe zu Stufe mehr aufkonzentriert. Der erste Verdampfer wird mit Heizdampf beheizt, während die nachfolgenden Stufen jeweils mit dem bei der Verdampfung entstehenden Dampf (Brüden) des vorgeschalteten Verdampfers beheizt werden.
Für eine 3-stufige Anlage gilt:
* der 1. Verdampfer funktioniert wie ein einstufiger Verdampfer
* anders als beim einstufigen wird nun der Brüdendampf als Heizdampf für den 2. Verdampfer genutzt und die zum Teil aufkonzentrierte Lösung wird ebenfalls eingeleitet
* im dritten Schritt wird ebenfalls wieder der Brüdendampf des vorherigen Verdampfers als Heizmedium genutzt und die Lösung aus Verdampfer 2, hier wird nun die endgültige Konzentration gewonnen (Endkonzentrat)
<br /><u>
Welche technischen Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit der Brüden aus der einen Stufe in der nachfolgenden Stufe als Heizdampf verwendet werden kann?</u><br />

In einer mehrstufigen Anlage kann der Brüden, der beim Verdampfen entsteht, in der nächsten Stufe als Heizdampf verwendet werden. Weil Wärme nur von höherer Temperatur zu niedriger Temperatur strömt, muss die Temperatur des Heizdampfes höher sein, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Je nach Bauform zwischen 3 und 30 °C).
Um das zu erreichen, wird der Druck und damit die Betriebstemperatur abgesenkt, so dass die Brüdentemperatur aus dem vorherigen Verdampfer höher ist, als die Betriebstemperatur des Verdampfers (Die Betriebstemperatur ist gleich der Siedetemperatur bei dem Betriebsdruck (siehe Wasserdampftafel)). Das heißt je niedriger der Druck ist, desto geringer ist die Siedetemperatur.

[http://www.goelker-welt.de/Lernprog/ThermTrenn/Verdampfer/Verdampfer.swf Animation] über die Funktionsweise von verschiedenen Verdampferbauarten

{{Aufgaben|<4>|Berechnung des Dampfbedarfes einer mehrstufigen Eindampfung<br>
In einer mehrstufigen Eindampfung soll eine Lösung in der 1. Stufe von 20 % auf 30 %, in der 2. Stufe von 30 auf 40 % und in der 3. Stufe von 40 auf 50 % aufkonzentriert werden. a) Berechnen Sie wieviel Heizdampf benötigt wird. b) Berechnen Sie wieviel Heizdampf gegenüber einer einstufigen Eindampfung eingespart werden kann.}}

===== Firmenunterlagen =====
[https://docs.google.com/folderview?id=0BwRgK6smTUU5WExmdGV3QURETlk&usp=docslist_api&tid=0BwRgK6smTUU5aEo5T0hQOVdoa1E Fa. Gea Wiegand] - Eindampfanlagen

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Mechanische Arbeit

2020-08-26T15:10:58Z

Belofb:

'''Mechanische Arbeit:'''<p></p>
<math>W = F * s \Longleftrightarrow F = \frac{W}{s} \Longleftrightarrow s = \frac{W}{F}</math><p></p>

'''Hubarbeit'''<p></p>
<math>W_\text{Hub} = F_\text{G} * h = m * g * h</math><p></p>

'''Einheiten der Arbeit:'''<p></p>
<math>[W] = [F] * [s] = N*m = Nm = J</math><p></p>
<math>[F] = N</math><p></p>
<math>[s] = m</math><p></p>

'''Physikalische Variablen:'''<p></p>
<math>F_\text{G} = \text{Gewichtskraft}</math><p></p>
<math>m = \text{Masse}</math><p></p>
<math>g = \text{Erdbeschleunigung}</math><p></p>
<math>h = \text{Höhe/Weg, um die der Körper gehoben wird}</math>

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Physikalische Größen und Einheiten

2020-08-20T14:29:54Z

Belofb:

== Physikalische Größen==
Jede physikalische Größe ist das Produkt eines Zahlenwertes mit einer Einheit
(z.B. Weg = 1 Meter oder elektrische Spannung = 1 Volt).

In physikalischen und technischen Abhandlungen werden die Bezeichnungen der verwendeten Größen durch ein Symbol - das Formelzeichen - ersetzt. Viele dieser Formelzeichen von physikalisch-technischen Größen sind international standardisiert (z.B. s = 1 m oder U = 1 V).

Das Messen physikalisch-technischer Größen bedeutet einen Vergleich mit willkürlich, aber zweckmäßig festgelegten Maßeinheiten. Diese bilden in ihrer Gesamtheit ein Maß- oder Einheiten - System. Im Laufe der Zeit wurden viele Maßsysteme entwickelt, die aber häufig nur für bestimmte Teilbereiche der Physik oder Technik geeignet waren. Heute hat man sich weltweit auf die Verwendung des Internationalen Maßsystems (SI) geeinigt.

Um bestimmte Größen besser veranschaulichen zu können, werden auch beliebige Größen als Vergleichsmaß verwendet.
Um z.B. zu veranschaulichen, wieviel [https://www.regenwald.org/news/3286/regenwaldrodung-mehr-als-ein-halbes-fussballfeld-pro-sekunde Regenwald pro Sekunde/Minute oder Tag] gerodet wird, wird die gerodete Fläche häufig als Vielfaches von Fußballfeldern angegeben.

== SI - Einheiten==
Die Abkürzung SI steht für "Système International d'Unites. Mit der Einführung dieses Einheitssystems im Jahre 1960 endete die jahrhundertalte Suche nach einem weltweit einheitlichen System der Maßeinheiten. Grundlage des Einheitssystems sind 7 Einheiten, auf die sich alle anderen Einheiten zurückführen lassen:
* Der Meter ('''m''') ist die Basiseinheit der '''Länge'''.
* Die Sekunde ('''s''') ist die Basiseinheit der '''Zeit'''.
* Das Kilogramm ('''kg''') ist die Basiseinheit der '''Masse'''.
* Das Mol ('''mol''') ist die Basiseinheit der '''Stoffmenge'''.
* Das Ampere ('''A''') ist die Basiseinheit der elektrischen '''Stromstärke'''.
* Das Kelvin ('''K''') ist die Basiseinheit der '''Temperatur'''.
* Die Candela ('''cd''') ist die Basiseinheit der '''Lichtstärke'''.

== Übersichtstabelle==
Eine vollständige Übersicht über alle Einheiten ist in dieser [https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/publikationen/broschueren/Einheiten_deutsch.pdf Informationsbroschüre der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt] dargestellt.
== Einheitenumrechnung==
=== Umrechnung von Längenmaßen===
'''Erklärvideo zur Längenumrechnung'''<br />

{{#ev:youtube|kX5JCaZdh5c}}
=== Umrechnung von Flächeneinheiten ===
'''Erklärvideo zur Flächeneinheitenumrechnung'''<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/bEgBxIdZZLs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

====Übung 1====
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1186908" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
====Übung 2====
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=489134" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
====Übung 3====
<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1044256" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

=== Umrechnung von Flächenmaßen===
====Übung 1====
<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pqvww4m2k01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

=== Quiz - Einheiten - Physikalische Größen===
<div class="memo-quiz" lang="de">

{|
| Kraft || N
|-
| Arbeit || Nm
|-
| Masse ||kg
|-
| Zeit ||s
|-
| Strecke ||m
|-
| Geschwindigkeit ||m/s
|-
| Volumen ||m3
|-
| Leistung ||W
|}
</div>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-06-13T08:19:13Z

Belofb: /* Präsentationen - Themen und Termine */

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über die Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt: [https://br.de/s/sRArAi Video]

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: [https://docs.google.com/document/d/1uWSyqxxjIb0x6jwzO7qgY2m3Rlgb0QbkIuhDLBIQNqM/edit?usp=sharing Leitfragen Solarmodul]

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Pumpspeicherkraftwerk || Gie
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energetischer Vergleich zwischen Autos mit Verbrennungsmotor und Elektromotor || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen

2020-05-07T10:40:50Z

Belofb:

== Formeln umstellen==
'''Umstellen von einfachen Formeln:'''<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/cOoBMkchfo4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

'''Umstellen von beliebigen Formeln:'''<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/IudZyxHSg0U" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

== [[/Physikalische Größen und Einheiten|Physikalische Größen und Einheiten]] ==

== [[/Masse Volumen Dichte|Masse Volumen Dichte]]==
== [[/Gewichtskraft|Gewichtskraft]]==
== [[/Druck|Druck]]==
== [[/Bewegungslehre/Gleichförmige Bewegung (konstante Geschwindigkeit)|Bewegungslehre/Gleichförmige Bewegung (konstante Geschwindigkeit)]]==
== [[/Mechanische Arbeit|Mechanische Arbeit]]==
== [[/Leistung|Leistung]]==
== Unterschied Arbeit und Leistung==
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/sGSWCNxcyFg" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

'''Quiz zu den physikalischen Größen der Mechanik'''
<iframe src="https://learningapps.org/watch?app=1855193" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
== [[/Mischungsrechnung|Mischungsrechnung]]==

== [[/Strömungen in Rohrleitungen|Strömungen in Rohrleitungen]] ==

== [[/Wärmelehre|Wärmelehre]] ==

== [[/Energie und Klima|Energie und Klima]] ==

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen|!]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Leistung

2020-04-28T08:38:18Z

Belofb:

Der Begriff der Leistung, die Einheiten und Beispielaufgaben werden in diesem Video erläutert<br />

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/sMqjKEnFoAs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

'''Physikalische Größen und Formeln:'''<p></p>
<math>P = \frac{W}{t} \Longleftrightarrow W = P * t \Longleftrightarrow t = \frac{W}{P}</math><br />
<math>P_\text{Hub} = \frac{m * g * h}{t}</math><br />

'''Einheiten:'''<p></p>
<math>[P] = \frac{Nm}{s} = W</math><p></p>
<math>[W] = N * m = Nm = J</math><p></p>
<math>[t] = s</math><p></p>
<math>[m] = kg</math><p></p>
<math>[g] \approx 9,81 \frac{N}{kg}</math><p></p>
<math>[h] = m</math><p></p>

'''Einheiten-Umrechung:'''<p></p>
<math>1 kWh</math><p></p>
<math>= 1000 Wh = 1000 W * 3600 s</math><p></p>
<math>= 3.600.000 Ws = 3.600.000 \frac{J * \cancel{s}}{\cancel{s}}</math><p></p>
<math>= 3.600.000 J = 3600 kJ = 3,6 MJ</math><p></p>

'''Physikalische Größen:'''<p></p>
<math>P = \text{Leistung}</math><p></p>
<math>P_\text{Hub} = \text{Hubleistung}</math><p></p>
<math>W = \text{Arbeit}</math><p></p>
<math>t = \text{Zeit}</math><p></p>
<math>m = \text{Masse}</math><p></p>
<math>g = \text{Erdbeschleunigung}</math><p></p>
<math>h = \text{Höhe/Weg, um die der Körper gehoben wird}</math>

{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-04-16T08:18:46Z

Belofb: /* Präsentationen - Themen und Termine */

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über die Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt: [https://br.de/s/sRArAi Video]

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: [https://docs.google.com/document/d/1uWSyqxxjIb0x6jwzO7qgY2m3Rlgb0QbkIuhDLBIQNqM/edit?usp=sharing Leitfragen Solarmodul]

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Pumpspeicherkraftwerk || Gie
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energieverbrauch Digitaler Lebensstil || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-03-23T06:46:26Z

Belofb:

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über die Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt: [https://br.de/s/sRArAi Video]

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: [https://docs.google.com/document/d/1uWSyqxxjIb0x6jwzO7qgY2m3Rlgb0QbkIuhDLBIQNqM/edit?usp=sharing Leitfragen Solarmodul]

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energieverbrauch Digitaler Lebensstil || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-03-22T08:26:50Z

Belofb:

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über die Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt: [https://br.de/s/sRArAi Video]

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Solarmodul

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energieverbrauch Digitaler Lebensstil || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-03-22T08:11:58Z

Belofb:

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt: [https://br.de/s/sRArAi Video]

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Solarmodul

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energieverbrauch Digitaler Lebensstil || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}

Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Energie und Klima

2020-03-22T08:09:34Z

Belofb:

== Was ist Energie - Energieformen ==

Auf der Seite Leifiphysik gibt es eine gute grafische Übersicht über Energieformen: [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leifiphysik]

In diesem Video werden die verschiedenen Energieformen und die verschiedenen Energieumwandlungen von Prof. Lesch dargestellt:

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Energie

== Stromerzeung mit einem Solarmodul ==

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/3F_5hljAKjI" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

Leitfragen zu diesem Video gibt es hier: Leitfragen Solarmodul

== Präsentationen - Themen und Termine ==

{| class="wikitable"
|-
! Datum !! Thema !! Gruppe
|-
| 11.3.2020 || Energie/Sonne,Fossile Brennstoffe, Treibhauseffekt || LiBaSchrSa
|-
| 11.3.2020 || Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerk, Generator, Solarzellen) Speicherung (Batterie, Akkus, Andere)|| TüPfeiFe
|-
| 18.3.2020 || Erneuerbare Energien (Wind, Wasser, Solarthermie, Geothermie, Biomasse) || TöChriFai
|-
| 18.3.2020 || Energieumwandlung, Wärmerückgewinnung || LoDö
|-
| 25.3.2020 || Energiesparen im Alltag || StegSter
|-
| 25.3.2020 || Energieverbrauch Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie (Auswirkungen auf das Klima) || BraMe
|-
| 1.4.2020 || Energieverbrauch Digitaler Lebensstil || Schl
|-
| 1.4.2020 || Fusionsenergie, Stand der Technik || Krau
|}