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Verfahren und Vorrichtung zum Extrahieren von Zucker und andern löslichen Kohlenhydraten aus
Rüben, Zuckerrohr und andern Pflanzen durch Diffusion.
In den Zuckerfabriken wird der Zucker aus Rüben durch das unter dem Namen Diffusion bekannte Verfahren extrahiert. Dieses Verfahren und seine verschiedenen Ausführungsformen sind allgemein bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. Dennoch empfiehlt es sich, den Grundsatz des Verfahrens, nämlich die Behandlung der an Zuckergehalt abnehmenden Schnitzel durch die ebenfalls an Güte abnehmenden Säfte, anzuführen. Die Ergebnisse sind um so besser, je mehr Gewähr die für diesen Zweck Verwendung findenden Einrichtungen für eine genaue Anwendung leisten.
Nun kann bei allen bisher bekannten Diffuseuren der oben angegebene Grundsatz nur unvollkommen zur Anwendung kommen, da es unmöglich ist, den Nachteil eines mehr oder weniger starken Mischens der Säfte verschiedenen Zuckergehaltes beim Fördern der fortlaufenden Flüssigkeitssäule und ein mehr oder weniger starkes Mischen der verschieden ausgesüssten Schnitzel bei ihrer Förderung zu verhindern.
Hieraus ergibt sich, dass, wenn der in den Rüben enthaltene Zuckersaft, beispielsweise ungefähr 87/88 Liter oder 95 Kilogramm pro 100 Kilogramm der Rüben beträgt, durch die heute übliche Diffusion für gewöhnlich 110-130 Liter Saft mit Verlusten von etwa 0-30 bis 0'50 /o an Zucker des Gewichts der Rüben erzeugt werden.
Weiter wird für die Entleerung der Diffuseure die gleiche Menge Wasser wie für die eigentliche Extrahierung des Saftes benötigt, so dass im Vergleich zum Gewicht der behandelten Rüben eine ungeheure grosse Menge Wasser verbraucht wird.
Selbst wenn auf das Schneiden der Rüben und die eigentliche Diffusion grösste Sorgfalt verwendet wird, ist es kaum möglich, ein besseres Ergebnis zu erzielen, d. h. die Verdünnung des erzeugten Saftes und die Verluste an Zucker beim Extrahieren zu verringern.
Wenn die oben angegebenen Nachteile verringert werden sollen, muss logischerweise die Anzahl der Diffuseure einer Batterie vergrössert werden, doch wird dies praktisch dadurch begrenzt, dass durch den am Ende der Diffusionsbatterie herrschenden Druck des Wassers eine ununterbrochene Saftsäule von einem Diffuseur nach dem andern gefördert werden muss. um das Maischen bzw. den Saftabzug aus dem letzten Diffuseur zu erzielen. Die günstigste Anzahl von Diffuseuren schwankt praktisch zwischen 10 und 16, und mehr als 16 Gefässe können kaum Verwendung finden.
Tatsächlich ist der von der durch Zusammenziehen der nutzbaren Höhen der in Reihe geschalteten Diffuseure errechneten Gesamtsäule der Schnitzel gebotene Widerstand so gross, dass, wenn eine Batterie mit mehr als 16 Diffuseuren benutzt werden sollte, der erforderliche Umlauf des Wassers in der Batterie nur durch Ausübung eines die zulässige Grenze überschreitenden Druckes auf das Wasser erzielt werden könnte. Diese zulässige Grenze wird bestimmt, einerseits durch die Notwendigkeit des Dichthaltens der grossen Türen für die Füllung und Entleerung der Diffuseure, anderseits durch die Vermeidung der Gefahr, dass der Saft durch den übermässigen Druck Kanäle oder Wege geringen Widerstandes in die Schnitzelmasse bildet und sich in denjenigen Teilen der Diffuseure nicht mehr erneuert, in welchen die Schnitzel am meisten zusammengepresst sind.
Ein zu hoher Druck kann selbst ein Zusammenpressen der Schnitzel zur Folge haben, derart, dass der Umlauf der Säfte gehemmt wird. Hieraus erklärt es sich, dass die Erfahrungen in Znckerfabriken zu der
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Ansicht geführt haben, dass, wenn die Diffusion die besten Ergebnisse liefern soll, die Gesamthöhe der Schnitzelsäule 36 M. nicht übersteigen darf.
Der Zweck der Erfindung ist, die oben angegebenen Nachteile zu beseitigen, d. h. eine geringere endgültige Verdünnung des Saftes, geringere Extraktionsverluste und eine gleichförmige Aussüssung zu erzielen, was infolgedessen einen weit geringeren Verbrauch an Wasser als gewöhnlich zur Folge hat.
Ernndungsgemäss wird die Saftsäule unterteilt, wodurch von selbst der Druck auf die umlaufende Flüssigkeit verringert und die Anzahl der Diffuseure unbegrenzt erhöht werden kann, während infolge Vermeidens des Mischens der Säfte verschiedener Dicke bzw. verschiedenen Zuckergehaltes die Säfte weniger verdünnt werden und hiedurch wiederum der Verbrauch an Diffusionswasser wesentlich herabgemindert wird.
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Erfindung beispielsweise dargestellt, und es zeigen
Fig. 1-4 schematische Ansichten, aus welchen die Wirkungsweise einer Diffusionsbatterie gemäss der Erfindung ersichtlich ist,
Fig. 5 einen Längsschnitt und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine stetig arbeitende Diffusionseinrichtung gemäss der Erfindung.
Angenommen die in Fig.
1 veranschaulichten, einen Teil einer Batterie darstellenden
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aus'dem Diffusem d1 nach dem Diffuseur c und der aus dem Diffuseur d2 nach dem Diffuseur d3 usw. geleitet werden. Um letzteres ohne Mischung des Saftes zu erzielen, wird jedem Diffuseur ein Behälter rl, r2, r , r4, rs, r6 zugeordnet. Wenn die Säfte der hintereinander angeordneten Diffuseure in die entsprechenden Behälter entleert werden, tauchen die Schnitzel nicht mehr in den Saft ein, vielmehr kommt mit den Schnitzeln nur noch der ihnen anhaftende bzw. der darin enthaltene Saft in Berührung.
Im nächsten Arbeitsgang wird nun in umgekehrter Weise verfahren, d. h, der Inhalt der Behälter wird wieder den Diffuseuren zugeführt, wobei jedoch, wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet worden ist, der Saft aus dem Behälter rl in den Diffuseur d2, der aus dem Behälter rg in den Diffuseur c13 usw. geleitet wird, derart, dass am Ende dieses Arbeitsganges die Säfte aus den verschiedenen Behältern um je einen Diffuseur weitergefördert worden sind, ohne dass hiebei ein Mischen der Säfte und eine Summierung der Drücke erfolgt.
Die obenerwähnten Behälter rl, 1'2 usw. können durch eine zusätzliche Reihe B von Diffuseuren ersetzt werden, die wie Fig. 3 erkennen lässt, mit der Reihe A von Diffuseuren eine einzige Batterie bildet. Die Diffuseure der Reihet sind mit Saft und Schnitzeln und die der Reihe B nur mit Schnitzeln gefüllt.
Im ersten Arbeitsgang werden die Säfte aus den Diffuseuren der Reihe A in die der Reihe B übergeleitet, d. h. der Saft aus der Einrichtung cl1 wird in die Einrichtung d2, der
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aus den Diffuseuren der Reihe B nach den der Reihe A geleitet, d. h. der Saft aus dem Diffuseur cl4 nach dem Diffuseur do usw.
Die Arbeitsgänge sind mithin hier die gleichen wie beim obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel und auch hier slrömen die Säfte ohne die geringste Mischung oder Summierung der Drücke aus den Diffuseuren einer Reihe nach den Diffuseuren der andern Reihe.
Die auf dieses Diffusionsverfahren zurückzuführende Wirkung ist ohne Erklärung verständlich, ergibt sich vielmehr von selbst.
Der Saft wird nicht mehr durch die verschiedenen Diffuseure gedrückt, überströmt vielmehr nacheinander die Schnitzel in den einzelnen Diffuseuren und wird hiebei dauernd angereichert.
Da der Druck des Wassers keine Rolle mehr spielt, kann die Anzahl der Diffuseure sozusagen unbegrenzt erhöht, während die Verdünnung des extrahierten Saftes und die Zuckerverluste in den ausgelaugten Schnitzeln nach Wunsch herabgemindert werden kann. Die Diffusionswässer. die etwa ein Viertel bei ein Drittel der Gesamtverluste darstellen, fallen fort. Da an Stelle des Saftumlaufes unter Druck die Schnitzel einfach in den Saft eingetaucht werden, fallen die unter dem Namen "Nester" bekannten Stellen schlechter Aussüssung der Schnitzel fort, wodurch unbestimmbare Verluste vermieden werden. Durch den Fortfall der Abwässer wird die für die Diffusion erforderliche Menge Wasser um diesen Betrag verringert.
Da die Schnitzelreste dem Umlauf kein Hindernis mehr bieten, ist es bei dem neuen Verfahren ohne Schwierigkeit möglich, das Presswasser der ausgelaugten Schnitzel wieder in den Diffusionskreislauf zurückzuführen, wodurch die Zuckerverluste um die Hälfte verringert werden.
Schliesslich besteht noch ein Vorteil des neuen Verfahrens darin, dass jede Fermentationswirkung, die beispielsweise durch Einsetzen ungesunder oder schlechtgewaschener Rüben oder durch infiziertes Wasser entstehen kann, verhindert werden kann, da die Batterie ohne Schwierigkeit jederzeit besichtigt werden kann.
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Es hat sich überdies herausgestellt, dass das oben angegebene Arbeitsverfahren hinsichtlich der Güte des Diffusionssaftes keinerlei Nachteile hat und Schaumbildung nicht vorkommt.
Weiter hat es sich herausgestellt, dass die Zeit, während welcher die Schnitzel nicht in dem Saft untergetaucht sind, nicht etwa für das Diffusionsverfahren verloren ist. Tatsächlich erfolgt eine stetige Diffusion des Zuckersaftes der inneren Zellen während dieser Zeit gegen die aussen an den Schnitzeln noch anhaftende Saftschicht, und selbst im Innern der Schnitzel wird die Diffusion von dem mittleren, am wenigsten ausgesüssten Teil nach dem am meisten ausgesussten äusseren Teil fortgesetzt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann in mannigfacher Weise durchgeführt werden.
1. Die verschiedenen Diffuseure können aus Behältern hergestellt werden, die mit einem Deckel für den Einlass von Druckluft ausgerüstet und mit der Aussenluft verbunden sind. Die Strömung des Saftes aus den Diffuseuren der Reihe A nach denen der Reihe B erfolgt unter Wirkung von Druckluft auf den Saft in den erstgenannten Diffuseuren, während die Diffuseure der zweiten Reihe mit der Aussenluft in Verbindung stehen.
Alle Arbeitsgänge erfolgen immer reihenweise von der Reihe A nach der Reihe Bund umgekehrt, und die Luft-und Safthähne jeder Reihe können daher gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden.
Das Maischen und der Saftabzug bieten keinerlei Schwierigkeit und eine Erklärung dieser Arbeitsgänge erübrigt sich hier.
Es leuchtet ein, dass die Vorrichtung nach der Erfindung ohne Schwierigkeit und ohne nennenswerte Abänderung bei einer gewöhnlichen Diffusionsbatterie angewendet werden kann, um diese Batterie in eine gemäss der Erfindung umzuwandeln.
2. Eine andere praktische Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Reihen der Diffusionseinrichtungen beweglich angeordnet werden. Während des ersten Arbeitsganges befindet sich die Reihe A beispielsweise oberhalb der Reihe B, so dass der Saft aus den Diffuseuren der ersten Reihe in die der zweiten Reihe strömt. In der nächstfolgenden Arbeitsphase werden die Diffuseure der Reihe B oberhalb der Reihe A gebracht usw. Bei diesem Verfahren müssen die Diffuseure verschoben werden, doch ist für die Durchführung dieses Verfahrens keine Druckluft erforderlich.
3. Die Förderung des Saftes kann auch mit Hilfe von Pumpen, wie Fliehkraftpumpen u. dgl., erfolgen.
4. Das gleiche Ergebnis kann auch dadurch erreicht werden, dass der Saft in den Diffuseuren verbleibt und die Schnitzel von einem Diffuseur nach dem andern gefördert werden.
Das Verfahren besteht darin, dass die Schnitzel aus allen Diffuseuren gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten ausgetragen werden, ohne den Saft abzulassen, worauf diese Schnitzel wieder in weniger konzentriertem Saft eingetaucht werden, derart, dass die Schnitzel jedesmal
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normalen Extraktion geleitet werden.
So kann beispielsweise angenommen werden, dass die Schnitzel sich in durchbrochenen Behältern (Fig. 4) befinden, die in die Diffuseure eingetaucht werden können und möglichst genau in diese passen. Hiebei werden zunächst die durchbrochenen Behälter 1', 2', 3'usw. aus den Diffuseuren 1, 2, 3 herausgezogen, während im nächsten Arbeitsgang die Schnitzel in den Saft eingetaucht werden, wobei jedoch der Behälter l'in den Diffuseur 2. der Behälter 2'in den Diffuseur 2 usw. hineingesenkt wird.
Die beiden beschriebenen Diffusionsverfahren. Überleiten des Saftes und Überleiten der Schnitzel, liefern das gleiche Ergebnis, nämlich, wie bereits oben angegeben worden ist. eine beträchtlich bessere Aussüssung als bei der gewöhnlichen Diffusion und eine geringere Verdünnung des extrahierten Saftes. Weiter werden die unbestimmten Diffusionsverluste beseitigt und für die Durchführung der Diffusion wird eine wesentlich geringere Menge Wasser benötigt, ohne hiebei den Fortfall der Abwässer zu berücksichtigen.
Die aufeinanderfolgende Überleitung des Zuckerrübensaftes zwecks Extrahierens des in der Rübe enthaltenen Zuckers ist bereits früher vorgeschlagen worden und ebenso sind bereits früher Vorschläge dahin gehend gemacht worden, die Rübenschnitzel von einem Extraktionsbehälter nach dem andern zu leiten. Weder das eine noch das andere Verfahren ist jedoch für die Diffusion verwendet worden.
Das Verfahren nach der Erfindung kann stetig und sogar beinahe selbsttätig durchgeführt werden.
Bekanntlich sind in den letzten Jahren mehrere Vorrichtungen zur stetigen Diffusion entworfen worden. Alle diese Vorrichtungen haben jedoch den oben angegebenen Nachteil des Mischens der Säfte oder Schnitzel oder der Schnitzel und der Säfte, wodurch ein nngenügendes
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Mit keinem der bekannten Verfahren kann daher die erfindungsgemäss gestellte Aufgabe gelöst werden, die, wie nochmals wiederholt werden soll, auf die vollständige Trennung der Säfte der verschiedenen Diffuseure ohne Möglichkeit der Mischung hinausläuft.
Eine Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung der stetigen Diffusion gemäss der Erfindung ist in Fig. 5 im Längs-und in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt. Die Vorrichtung weist hier eine zylindrische Trommel A mit einer fortlaufenden inneren Scheidewand B in Form einer Schraubenfläche auf. Die Trommel A wird z. B. etwa bis zum Spiegel C mit Wasser angefüllt, derart, dass der Wasserspiegel die freie Kante der schraubenförmigen Scheidewand nicht erreicht. In dieser Weise werden durch jeden Gang der Schraube voneinander isolierte Abteile D, D', D" begrenzt.
Wenn die ganze Trommel langsam, beispielsweise in Richtung des Pfeiles a in Fig. 5 in Umdrehung versetzt wird, bleibt der Flüssigkeitsspiegel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Schraubengängen der Scheidewand waagrecht und die Flüssigkeit wird im Sinne der Achse des Zylinders weitergefördert, wie dies bei archimedischen Schrauben zum Heben von Wasser der Fall ist. Diese Förderung der Flüssigkeiten in den verschiedenen Abteilen erfolgt ohne jede Berührung oder Mischung der Flüssigkeiten aus den einzelnen Abteilen. Bei jeder Umdrehung der Trommel wird die Flüssigkeit um eine Steigung der Schraube weitergefördert, d. h. um eine Strecke, die gleich der Breite eines Abteils ist.
Die Richtung der Förderung der Flüssigkeit ist in Fig. 5 durch den Pfeil b angegeben.
Um die Schnitzel nacheinander in die verschiedenen, im Innern der Trommel geförderten Flüssigkeiten einzutauchen, werden die Gänge der Schraube durch Roste oder durchbrochene Bleche E, E miteinander verbunden, die der Deutlichkeit halber in dem Längsschnitt in Fig. 5 nicht dargestellt worden sind.
Durch die Roste oder Bleche wird die Bewegung der Flüssigkeit nicht behindert, da letztere durch die Zwischenräume zwischen den Stäben bzw. die Durchbrechungen hindurchfliesst, doch werden durch diese Einrichtungen, wenn die Abteile mit einem Gemisch aus Saft und Schnitzeln gefüllt sind, letztere durch die Roste oder durchbrochenen Platten E, E zurück- gehalten und durch die Drehung der Trommel in die Nähe der oberen Erzeugenden gebracht.
Während dieser Bewegung tropfen die Schnitzeln ab und der Saft fliesst in die Abteile zurück, welche die Schnitzel gerade verlassen haben. Die Schnitzel fallen schliesslich senkrecht gegen den unteren Teil der Trommel. Betrachtet man die Schnitzel, die in einen bestimmten Augenblick die Mitte eines Flüssigkeit enthaltenden Abteils, beispielsweise das Abteil D', einnehmen. so entspricht die Zeit, die zwischen diesem Augenblick und demjenigen, in welchen die durch die Drehung der Trommel angehobenen Schnitzel wieder nach unten fallen, verstreicht. ungefähr einer halben Umdrehung der Trommel, und während dieser Zeit wird die ganze Flüssigkeit um etwa eine halbe Steigung gefördert. Hieraus ergibt sich, dass die Schnitzel so abstürzen, dass sie zwischen das Abteil, welches sie gerade verlassen und das nächstfolgende fallen.
Die ganze Bewegung der Schnitzel erfolgt in derselben lotrechten Ebene senkrecht zur Achse der Trommel, olme dass die Schnitzel hiebei in axialer Richtung weitergefördert werden.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass, wenn im Innern der Trommel an einem von dieser unabhängigen Rahmen feststehende schräge Bleche F, F od. dgl. mit einer Neigung gleich der halben Steigung der Schraube angeordnet werden, gleichzeitig den beiden folgenden Bedingungen genügt wird. a) Die herabfallenden Schnitzel gleiten auf den schrägen Blechen und fallen nicht rittlings auf die beiden Abteile, sondern in dasjenige Abteil hinein, welches sie gerade verlassen haben und in welchem jetzt eine andere Flüssigkeit sich befindet, wie die, welche die Schnitzel gerade verlassen haben ;
b) durch das Gleiten der Schnitzel auf den schrägen Blechen wird die Förderung in axialer Richtung in einer der Förderung der Flüssigkeiten entgegengesetzten Richtung, d. h. entgegen der durch den Pfeil b angedeuteten Richtung, erzielt, wobei die beiden Bewegungen beinahe gleich sind, d. h. eine halbe Steigung der Schraube für jede Bewegung im entgegengesetzten Sinne bei jeder halben Umdrehung der Trommel betragen.
Es ergibt sich, dass mit der beschriebenen Vorrichtung die Diffusion mit Unterbrechung der Förderung des Saftes erzielt wird, wobei die Mischung mit Sicherheit verhindert wird.
Hiebei sind ebenso viele aufeinanderfolgende Diffuseure vorhanden wie Schraubengänge. Das Mischen wird dadurch verhindert, dass einerseits die Flüssigkeiten der verschiedenen Diffuseure niemals miteinander in Berührung kommen und anderseits, dass alle Schnitzel unbedingt zur gleichen Zeit die Vorrichtung durchlaufen, wodurch die Möglichkeit des längeren Verweilens von Schnitzeln und Flüssigkeit in dem einen oder andern Abteil vollkommen ausgeschlossen ist.
Da die Flüssigkeiten und die Schnitzel gleichzeitig nach entgegengesetzten Richtungen gefördert werden, können das Beschicken mit frischen Schnitzeln und das Austragen der ausgelaugten Schnitzel ebenso wie die Zufuhr des Wassers und der Abfluss des Saftes an gegen- überliegenden Enden der Trommel erfolgen,
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Die Erhitzung der Trommel kann von aussen oder von innen und durch bekannte, auf das Brühen der Schnitzel und das Wiedererwärmen des Saftes sich beziehende Verfahren von Steffen oder Naudet erfolgen.
Die Erfindung ist nicht für die Behandlung von Rüben, sondern von allen zuckerhaltigen Pflanzen, wie Zuckerrohr usw., und auch für die Behandlung der Wurzeln von Cichorien, Erdäpfeln oder Dahlien und andern Wurzeln geeignet, um aus diesen das Inulin zu extrahieren. Weiter soll die Erfindung nicht auf die hier als Beispiel beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt werden, da Abänderungen mannigfache Art getroffen werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Extrahieren von Zucker und andern löslichen Kohlehydraten aus Rüben, Zuckerrohr und andern Pflanzen durch Diffusion, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Diffusionsbatterie hindurchgeleitete Flüssigkeit in mehrere, je getrennt für sich geführte Säulen unterteilt wird, um das Mischen der Säfte verschiedener Dichte oder verschiedenen Zuckergehaltes zu verhindern.
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Method and apparatus for extracting sugar and other soluble carbohydrates from US Pat
Beets, sugar cane and other plants by diffusion.
In sugar factories, sugar is extracted from beets using a process known as diffusion. This method and its various embodiments are generally known and need not be described in detail here. Nevertheless, it is advisable to cite the principle of the process, namely the treatment of the schnitzel, which is decreasing in sugar content, by the juice which is also decreasing in quality. The results are all the better, the more guarantee the devices used for this purpose provide for an exact application.
Now, with all previously known diffusers, the above-mentioned principle can only be applied imperfectly, since it is impossible to avoid the disadvantage of a more or less strong mixing of the juices with different sugar contents when conveying the continuous column of liquid and a more or less strong mixing of the differently sweetened schnitzel to prevent them from promoting.
From this it follows that if the sugar juice contained in the beets is, for example, approximately 87/88 liters or 95 kilograms per 100 kilograms of the beets, through the diffusion that is common today, usually 110-130 liters of juice with losses of about 0-30 to 0'50 / o of sugar of the weight of the beet are produced.
Furthermore, the same amount of water is required for emptying the diffuser as for the actual extraction of the juice, so that an enormous amount of water is used compared to the weight of the treated beets.
Even if the greatest care is taken in the cutting of the beets and the actual diffusion, it is hardly possible to achieve a better result; H. to reduce the dilution of the juice produced and the loss of sugar during extraction.
If the above-mentioned disadvantages are to be reduced, the number of diffusers in a battery must logically be increased, but this is practically limited by the fact that the pressure of the water at the end of the diffusion battery has to convey an uninterrupted column of juice from one diffuser after the other . to achieve the mashing or the extraction of juice from the last diffuser. The cheapest number of diffusers practically varies between 10 and 16, and more than 16 vessels can hardly be used.
In fact, the resistance offered by the total column of chips calculated by contraction of the useful heights of the series-connected diffusers is so great that if a battery with more than 16 diffusers is to be used, the required circulation of water in the battery is achieved by just one the permissible limit of excess pressure on the water could be achieved. This permissible limit is determined, on the one hand, by the need to keep the large doors tight for filling and emptying the diffuser, and on the other hand, by avoiding the risk of the juice forming channels or paths of low resistance in the pulp due to the excessive pressure and being in those Parts of the diffusers in which the chips are most compressed are no longer renewed.
If the pressure is too high, the schnitzel can itself be compressed so that the circulation of the juices is inhibited. From this it is explained that the experiences in sugar factories to the
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View that, if diffusion is to give the best results, the total height of the Schnitzel column must not exceed 36 m.
The purpose of the invention is to obviate the above mentioned drawbacks, i. H. to achieve a lower final dilution of the juice, lower extraction losses and a uniform liquor, which consequently results in a far lower consumption of water than usual.
According to the requirement, the juice column is subdivided, which automatically reduces the pressure on the circulating liquid and the number of diffusers can be increased indefinitely, while avoiding the mixing of juices of different thicknesses or different sugar contents, the juices are less diluted and this in turn increases consumption Diffusion water is significantly reduced.
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Invention illustrated example, and show it
1-4 are schematic views from which the mode of operation of a diffusion battery according to the invention can be seen,
5 shows a longitudinal section and
6 shows a cross section through a continuously operating diffusion device according to the invention.
Assuming the in Fig.
1, forming part of a battery
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from the diffuser d1 to the diffuser c and that from the diffuser d2 to the diffuser d3 and so on. In order to achieve the latter without mixing the juice, a container rl, r2, r, r4, rs, r6 is assigned to each diffuser. When the juices of the diffuser arranged one behind the other are emptied into the corresponding container, the schnitzel no longer immerses in the juice, rather only the juice adhering to them or the juice contained in them comes into contact with the chips.
The next step is the reverse, i.e. That is, the contents of the containers are fed back to the diffusers, but, as has been indicated in FIG. 2 by arrows, the juice from the container rl into the diffuser d2, which is passed from the container rg into the diffuser c13 and so on , in such a way that at the end of this operation the juices from the various containers have been conveyed further by one diffuser each, without the juices being mixed and the pressures being added up.
The above-mentioned containers r1, 1'2 etc. can be replaced by an additional row B of diffusers which, as FIG. 3 shows, forms a single battery with the row A of diffusers. The diffusers of the series are filled with juice and schnitzel and those of series B only with schnitzel.
In the first step, the juices from the diffusers in row A are transferred to those in row B, i.e. H. the juice from the device cl1 is in the device d2, the
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from the diffusers in row B to those in row A, d. H. the juice from the diffuser cl4 after the diffuser do etc.
The operations are therefore the same here as in the embodiment described above and here too the juices flow without the slightest mixing or summation of the pressures from the diffusers in one row after the diffusers in the other row.
The effect that can be traced back to this diffusion process is understandable without explanation, rather it arises by itself.
The juice is no longer pressed through the various diffusers, rather it flows over the schnitzel one after the other in the individual diffusers and is continuously enriched in the process.
Since the pressure of the water no longer plays a role, the number of diffusers can be increased indefinitely, so to speak, while the dilution of the extracted juice and the sugar losses in the leached cossettes can be reduced as desired. The diffusion waters. which represent around a quarter of a third of the total losses are omitted. Since, instead of circulating the juice under pressure, the schnitzel is simply dipped into the juice, the places known as "nests" where the schnitzel is poorly sweetened are eliminated, thereby avoiding indeterminate losses. By eliminating the wastewater, the amount of water required for diffusion is reduced by this amount.
Since the cossette residues are no longer an obstacle to circulation, it is possible with the new method without difficulty to return the press water of the leached cossettes back into the diffusion cycle, which reduces sugar losses by half.
Finally, there is another advantage of the new process that any fermentation effect, which can result from the introduction of unhealthy or poorly washed beets or from infected water, for example, can be prevented, since the battery can be inspected at any time without difficulty.
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It has also been found that the above-mentioned working method has no disadvantages with regard to the quality of the diffusion juice and that there is no foam formation.
It has further been found that the time during which the schnitzel is not submerged in the juice is not lost to the diffusion process. In fact, during this time there is a constant diffusion of the sugar juice of the inner cells against the juice layer still adhering to the outside of the schnitzel, and even inside the schnitzel the diffusion is continued from the middle, least swept part to the most swept out outer part.
The process according to the invention can be carried out in a variety of ways.
1. The various diffusers can be made from containers equipped with a lid for the inlet of compressed air and connected to the outside air. The flow of the juice from the diffusers in row A to those in row B takes place under the action of compressed air on the juice in the first-mentioned diffusers, while the diffusers in the second row are connected to the outside air.
All operations are always carried out row by row from row A to row B in reverse, and the air and juice taps in each row can therefore be opened and closed simultaneously.
The mashing and the juice extraction do not present any difficulty and an explanation of these operations is not necessary here.
It is clear that the device according to the invention can be used without difficulty and without significant modification in an ordinary diffusion battery in order to convert this battery into one according to the invention.
2. Another practical embodiment of the invention consists in that the rows of diffusion devices are arranged movably. During the first step, row A is, for example, above row B, so that the juice flows from the diffusers in the first row into those in the second row. In the next working phase, the diffusers in row B are placed above row A, etc. In this process, the diffusers have to be moved, but no compressed air is required to carry out this process.
3. The promotion of the juice can also be done using pumps such as centrifugal pumps. Like., take place.
4. The same result can also be achieved in that the juice remains in the diffusers and the schnitzel is conveyed from one diffuser after the other.
The method consists in discharging the chips from all the diffusers simultaneously or at different times without draining the juice, whereupon these chips are immersed again in less concentrated juice, so that the chips each time
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normal extraction can be conducted.
For example, it can be assumed that the chips are in perforated containers (FIG. 4) which can be immersed in the diffusers and fit into them as precisely as possible. First of all, the perforated containers 1 ', 2', 3 'etc. pulled out of the diffusers 1, 2, 3, while in the next step the cossettes are immersed in the juice, but the container 1 'is lowered into the diffuser 2, the container 2' into the diffuser 2 etc.
The two diffusion processes described. Passing over the juice and passing over the schnitzel produce the same result, namely, as has already been stated above. a considerably better liquor than with ordinary diffusion and less dilution of the extracted juice. In addition, the indeterminate diffusion losses are eliminated and a significantly smaller amount of water is required to carry out the diffusion, without taking into account the elimination of the waste water.
The successive transfer of the sugar beet juice for the purpose of extracting the sugar contained in the beet has already been proposed and also earlier proposals have been made to direct the beet pulp from one extraction container to the other. However, neither method has been used for diffusion.
The method according to the invention can be carried out continuously and even almost automatically.
As is known, several continuous diffusion devices have been designed in recent years. However, all of these devices have the above-mentioned disadvantage of mixing the juices or cutlets or the cutlets and the juices, whereby an insufficient
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Therefore, none of the known methods can solve the problem set according to the invention, which, as will be repeated again, amounts to the complete separation of the juices of the different diffusers without the possibility of mixing.
An embodiment of a system for carrying out the continuous diffusion according to the invention is shown in FIG. 5 in longitudinal direction and in FIG. 6 in cross section. The device here has a cylindrical drum A with a continuous inner partition B in the form of a helical surface. The drum A is z. B. filled with water up to the level C, so that the water level does not reach the free edge of the helical septum. In this way, isolated compartments D, D ', D ″ are delimited by each thread of the screw.
If the whole drum is slowly rotated, for example in the direction of arrow a in Fig. 5, the liquid level remains horizontal between each two successive screw turns of the partition and the liquid is conveyed further in the direction of the axis of the cylinder, as is the case with Archimedes' screws Lifting of water is the case. This conveyance of the liquids in the various compartments takes place without any contact or mixing of the liquids from the individual compartments. With each revolution of the drum the liquid is conveyed by one pitch of the screw, i. H. by a distance equal to the width of a compartment.
The direction of the conveyance of the liquid is indicated in FIG. 5 by the arrow b.
In order to immerse the chips one after the other in the different liquids conveyed inside the drum, the threads of the screw are connected to one another by grids or perforated sheets E, E, which for the sake of clarity have not been shown in the longitudinal section in FIG.
The grids or sheets do not hinder the movement of the liquid, as the latter flows through the spaces between the bars or the openings, but these devices, when the compartments are filled with a mixture of juice and schnitzel, are used by the grids or perforated plates E, E and brought near the upper generatrix by the rotation of the drum.
During this movement, the schnitzel drip off and the juice flows back into the compartments that the schnitzel has just left. The chips finally fall vertically against the lower part of the drum. Consider the cutlets which at a given moment occupy the center of a compartment containing liquid, for example compartment D '. thus corresponds to the time that elapses between this moment and the moment in which the chips lifted by the rotation of the drum fall down again. about half a revolution of the drum, and during this time all the liquid is pumped up about half a pitch. As a result, the schnitzel crashes in such a way that they fall between the compartment they are about to leave and the next one.
The entire movement of the cossettes takes place in the same vertical plane perpendicular to the axis of the drum, with the result that the cossettes are conveyed further in the axial direction.
From the above it follows that if inclined plates F, F or the like are arranged inside the drum on a frame independent of this, with an inclination equal to half the pitch of the screw, the following two conditions are simultaneously satisfied. a) The falling schnitzel slide on the inclined sheets and do not fall astride the two compartments, but into the compartment which they have just left and which now contains a different liquid than the one that the schnitzel has just left;
b) by sliding the chips on the inclined plates, the conveyance in the axial direction is in a direction opposite to the conveyance of the liquids, d. H. against the direction indicated by the arrow b, achieved, the two movements being almost the same, d. H. be half a pitch of the screw for every movement in the opposite sense for every half revolution of the drum.
As a result, with the device described, diffusion is achieved with interruption of the delivery of the juice, and mixing is definitely prevented.
There are as many successive diffusers as there are screw threads. Mixing is prevented by the fact that, on the one hand, the liquids from the various diffusers never come into contact with each other and, on the other hand, that all the cossettes necessarily pass through the device at the same time, which completely excludes the possibility of cossettes and liquid remaining in one or the other compartment for a longer period of time is.
Since the liquids and the pulp are conveyed in opposite directions at the same time, the loading of fresh pulp and the discharge of the leached pulp as well as the supply of water and the drainage of the juice can take place at opposite ends of the drum,
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The drum can be heated from the outside or from the inside and by known methods by Steffen or Naudet, which relate to the brewing of the schnitzel and the reheating of the juice.
The invention is not suitable for the treatment of beets, but of all sugar-containing plants, such as sugar cane etc., and also for the treatment of the roots of cichories, potatoes or dahlias and other roots in order to extract the inulin from them. Furthermore, the invention is not to be restricted to the embodiments described and illustrated here as an example, since a wide variety of modifications can be made without deviating from the essence of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. A method for extracting sugar and other soluble carbohydrates from beets, sugar cane and other plants by diffusion, characterized in that the liquid passed through the diffusion battery is divided into several columns, each separated by itself, in order to mix the juices of different densities or different sugar content.