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Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus
Stärkesuspensionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus einer aus Rohgut, wie Kartoffeln, Maniokwurzeln u. dgl., hergestellten, noch Verunreinigungen enthaltenden Stärkesuspension.
Man trennt bei dieser Reinigung, die sich auf verschiedene Art und Weise durchführen lässt, die Verunreinigungen von der Stärke und dickt die Suspension ein. Das hiebei abgetrennte Wasser führt die Verunreinigungen mit sich, so dass anschliessend an das Eindicken reine Stärke verbleibt.
Die Reinigung besteht im allgemeinen aus einer Trennung in a) eine etwas höhere Wichte aufweisende Teilchen, deren Form annähernd der Kugelform entspricht (die Stärkekörner) und b) eine etwas geringere Wichte aufweisende Teilchen, die vorwiegend eine Gestalt aufweisen, die von der Kugelform abweicht (die Verunreinigungen). Die Korngrösse und die Wichte sind deswegen für die Trennung ausschlaggebend.
So ist beispielsweise bei Kartoffelmehl die Grösse der Teilchlm ungefähr 10-100 u. während die Verunreinigungen auch noch grösser sein können, beispielsweise bis 150 JL und auch darüber hinaus.
Da die Fallgeschwindigkeit der Teilchen in Wasser bei der Trennung eine wichtige Rolle spielt, besteht die Gefahr, dass mit den gröberen Verunreinigungen auch feinere Stärketeilchen abgetrennt werden.
Bei der Gewinnung von Stärke stellt die Anwendung von Hydrozyklonen einen wichtigen Fortschritt dar. Mit diesen lässt sich in zufriedenstellender Weise eine gute Trennung in reine Stärke und stärkefreie Verunreinigungen ohne nennenswerte Stärkeverluste erzielen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Suspension, die man von den gröbsten ihrer Verunreinigungen befreit, durch Leiten durch einen oder mehrere Eindickzyklone einzudicken, wobei die Überlauffraktion sehr
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Stärkekörner liegt. DieIndustry).
Sollen aus der genannten, von den feinsten ihrer Verunreinigungen bereits befreiten und anschliessend eingedickten Suspension durch Behandlung in Hydrozyklonen und Feinabsiebung der diesen Hydrozyklonen entstammenden Überlauffraktion sämtliche Verunreinigungen entfernt werden, so muss man damit rechnen, dass ausser den genannten Verunreinigungen auch noch sehr viele Stärketeilchen in die Überlauffraktion gelangen, so dass man diese Fraktion wieder umlaufen lassen muss. Die Reinigungsanlage erfordert deswegen Anwendung einer umfangreichen Apparatur.
Die Erfindung bezweckt eine erhebliche Vereinfachung der Anlage.
Nachdem man erforderlichenfalls durch eine vorangegangene Absiebung die gröbsten Verunreinigungen, die viel grösser sind als die grössten Stärkekörner, entfernt hat, trennt man gemäss der Erfindung aus dieser Suspension mittels Absieben eine Mittelfraktion bzw. eine in Unterfraktionen unterteilte Mittelfraktion ab, in welcher die grössten Teilchen der Verunreinigungen mindestens die Grösse der grössten vor- handenenStärkekörner aufweisen, während die kleinsten Teilchen der Verunreinigungen ihrer Grösse nach
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zwischen den Abmessungen der grössten und der kleinsten Stärkekörner liegen, worauf man diese Mittelfraktion in an sich bekannter Weise in zwei Fraktionen aufteilt, von denen eine vorwiegend aus reiner grobkörniger Stärke besteht und die andere vorwiegend die Verunreinigungen enthält.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Reinigung derjenigen Fraktion, die Teilchen unterschiedlicher Wichte enthält, deren Kornabmessungen innerhalb enger Grenzen liegen, wesentlich erleichtert wird.
Die Aufteilung der Mittelfraktion erfolgt dadurch, dass man die Suspension über mindestens zwei Siebvorrichtungen (vorzugsweise Abscherklassierer) leitet, bei denen die Trennkorngrössen für jeweils die kleinsten und grössten Abmessungen der in der Mittelfraktion vorhandenen Teilchen ausschlaggebend sind.
Im Sinne dieser Beschreibung soll unter der Bezeichnung" A bscherklassierer" verstanden werden : eine feste Klassiervorrichtung mit einer zylindrisch gekrümmten Klassierfläche, welche Öffnungen aufweist,
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Erzeugenden oder aber höchstens gleich gross, wobei die Flüssigkeit zusammen mit darin befindlichen festen Teilchen tangential der Konkavseite der Klassierfläche mit so hoher Geschwindigkeit zugeleitet wird, dass sich die Teilchen von dem Aufgabeende der Klassierfläche bis zu deren Abflussende in im wesentlichen senkrecht zu den Erzeugenden der Klassierfläche stehenden Bahnen fortbewegen. Von Vorteil ist, dass mit dem Abscherklassierer ohne irgendwelche Verstopfungsgefahr auf sehr kleine Abmessungen klassiert werden kann.
Erfindungsgemäss fallen zwei Fraktionen an, von denen eine die Teilchen enthält, die kleiner sind als die kleinste Trennkomgrösse, während die andere im wesentlichen aus Verunreinigungen besteht, die grösser sind als die grösste Trennkorngrösse. Die grösste Trennkorngrösse soll daher nur etwas grösser sein als die Grösse der grössten Stärkekörner.
Unter der Bezeichnung"Trennkorngrösse"soll diejenige Abmessung verstanden werden, auf die man trennt. Sie ist bei Abscherklassierem wesentlich geringer als die Weite der zwischen den Stäben dieser Klassierer vorhandenen Spalte bzw. als die Grösse der in der Klassierfläche vorhandenen Öffnungen.
Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren auf eine Suspension angewendet, welche vorher in einer Eindickstation eingedickt wurde, wobei aus der eingedickten Suspension vorwiegend diejenigen Verun-
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sten Stärkekömem einzureihen sind. In der eingedickten Suspension befinden sich daher die StärlXeteil- chen von 0 bis 100 Mikron und die Verunreinigungen von 60 bis 150 Mikron.
Erfindungsgemäss erfolgt nun, nötigenfalls nach Verdünnung der eingedickten Suspension, die Abtrennung der Mittelfraktion unmittelbar, nachdem die Suspension die Eindickstation durchlaufen hat, wobei die kleinste Trennkorngrösse kleiner (oder gleich) ist als die kleinsten der im wesentlichen noch in der Suspension vorhandenen Verunreinigungen. Von dieser Suspension wird somit erfindungsgemäss eine Fraktion von 0 bis 60 Mikron, die nur Starketeilchen enthält, und eine Fraktion von grösser als 120 Mikron, die nur Verunreinigungen enthält, abgesiebt, so dass eine Mittelfraktion von 60 bis 120 Mikron erhalten wird, in der sich nur Stärketeilchen von 60 bis 100 Mikron und Verunreinigungen von 60 bis 120 Mikron befinden.
Dadurch erreicht man, dass die auf die kleinste Trennkorngrösse gesiebte Fraktion keine oder nur sehr wenige sehr feine Verunreinigungen enthält ; beim Eindicken dieser Fraktion lassen sich diese mühelos zusammen mit der Flüssigkeit abführen.
Eine weitere erfindungsgemässe Möglichkeit ist, die Trennung durch Absiebung der Mittelfraktion anschliessend an die in der Mahlstation stattfindende Behandlung des Aufgabegutes vorzunehmen.
Selbstverständlich können in der Mahlstation, in der das Rohgut bis auf die gewünschte Korngrösse zerkleinert wird, Siebe vorhanden sein, mittels welcher die gröbsten Verunreinigungen, die erheblich grösser sind als die grössten Stärkekömer, aus der Suspension entfernt werden.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die Absiebung der Mittelfraktion in zwei Stufen bzw. in mehreren Stufen vorzunehmen, wobei die in jeder dieser Stufen anfallende Mittelfraktion in zwei Fraktionen aufgeteilt wird, von denen eine eine reine Stärkefraktion ist, die andere die Verunreinigungen der zugeleiteten Mittelfraktion enthält. Die betreffende zweite Fraktion kann ausserdem feinere Stärketeilchen enthalten.
Die Anlage, in der die Aufteilung in Stärketeilchen und Verunreinigungen erfolgt, kann eine Klassiervorrichtung enthalten, die beispielsweise aus einem Hydrozyklon (vorzugsweise Mehrfachhydrozyklon) bestehen kann oder aus mehreren dieser Hydrozyklone bzw. Zentrifugen, Herde usw.
Aus der (den) mittels dieserklassiervorrichtung (en) abgetrennten, vorwiegend aus Verunreinigungen
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bestehenden Fraktion (en) wird gemäss der Erfindung die in dieser (diesen) vorhandenen Stärke durch Absiebung abgetrennt, weil die Stärkekörne : erheblich kleiner sind als die Verunreinigungen.
Für den Fall, dass die Mittelfraktion unmittelbar nach dem Verlassen der Mahlstation aus der Sus- pension abgetrennt wird, wird gemäss der Erfindung die von der Siebvorrichtung mit der kleinsten Trenn- korngrösse durchgelassene Fraktion in einer Eindickstation eingedickt, wobei sie in eine Fraktion, die reine Stärke enthält, und eine, welche die Verunreinigungen aus der Mittelfraktion enthält, aufge- teilt wird.
Gemäss der Erfindung ist die kleinste Trennkorngrössb kleiner als die Verunreinigungen, die beim Hin- dut. leiten d reh c ie Eindickstation nicht abgetrennt werden.
Die aus der Mittelfraktion abgetrennte, vorwiegend aus reiner Stärke bes ehende Fraktion wird der
Eindickstation zugeleitet, in der die Durchfallfraktion behandelt wird, die der Siebvorrichtung mit der feinsten Trennkorngrösse entstammt.
Gemäss der Erfindung kann ein Teil der mittels Absiebung abgetrennten Stärketeilchen, welche Jich in den, den genannten Siebvorrichtungen entstammenden Überlauffraktionen befanden, einer der Ein- dickstationen zugeleitet werden. Falls die Mittelfraktion von Suspensionen herrührt, die einer Endick" station entstammen, wird man den erwähnten, durch Absiebung abgetrennten Teil der Stärker en vorzugsweise über diese Eindickstation wieder umlaufen lassen.
Mittels der beigefügten Zeichnung, die ein nicht einschränkendes Beispiel darstellt, soll die Erfin- dung nachstehend erläutert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch eine vorzugsweise angewendete Ausführungsform an Hand eines Teiles einer Kartoffelmehlfabrik, Fig. 2 eine Variante der Fig. 1 und Fig. 3 eine weitere Variante. Einander ähnliche Apparate und Leitungen sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen angegeben.
In Fig. 1 stellt 1 eine z. B. aus mindestens einem Hydrozyklon bestehende Eindickstation dar, aus der über den Überlauf die feinsten Verunreinigungen zusammen mit der Flüssigkeit abgeführt werden ; 3, 6, 15 und 19 stellen Siebvorrichtungen dar, beispielsweise Abscherklassierer, 9 ist eine Pumpe, 11 eine Klassiervorrichtung, die z. B. mindestens aus einem Hydrozyklon, vorzugsweise einem Mehrfachhydrozyklon besteht, 41 ist eine zweite Eindickstation, während 2,4,5,7,8,10,12,13,14,16,17,18,20 und 21 Leitungen darstellen. Die eingedickte Suspension, die z. B.
Kartoffelmehl, Korngrösse 10-100 und daneben Verunreinigungen mit Abmessungen über 60 enthält, wird, nachdem sie gegebenenfalls verdünnt worden ist, über die Leitung 2 dem Abscherklassierer 3 zugeleitet, dessen Spaltweiten derart gewählt sind, dass er auf 60 u siebt. Über die Leitungen 4 und 13 wird eine reine Stärkesuspension mit 60 u unterschrei- tenden Stärkekörnern, die keine oder nur sehr wenige Verunreinigungen enthält, abgeführt und anschlie- ssend der Eindickstation 41 zugeleitet.
Die von dem Abscherklassierer 3 herrührende Überlauffraktion enthält sämtliche Verunreinigungen, die grösser sind als 60 u, vorwiegend Stärketeilchen, die grösser als 60 u sind, und restliche Stärketeilchen mit Abmessungen unterhalb 60 u. Diese Überlauffraktion wird, wenn nötig, nachdem ihr Wasser zugesetzt ist, über die Leitung 5 dem Abscherklassierer 6 zugeleitet, der auf 120 li klassiert. Die von diesem Abscherklassierer herrührende Durchfallfraktion, die die abgetrennte Mittelfraktion darstellt, enthält vorwiegend Stärketeilchen von 60 bis 100 bu, eine geringe Menge Stärketeilchen von 10 bis 60 ja und Verunreinigungen von 60 bis 120 Jl. Grösse.
Die dem gleichen Abscherklassierer entstammende Überlauffraktion enthält vorwiegend Verunreinigungen mit Abmessungen, die 120 li überschreiten, ausserdem spurenweise Stärketeilchen, die sich in der Flüssigkeit befinden. Die Durchfallfrahflon aus dem Abscherklassierer 6 wird über die Leitung 7, Pumpe 9 und Leitung 10 unter Druck dem Hydrozyklon oderMehrfachhydrozyklon 11 zugeleitet, der eine solche Trennung bewirkt, dass aus seiner Spitze eine Suspension abgeht, die reine Stärke von 60 bis 100 je. Grösse enthält und über die Leitung 12 der Eindickstation 41 zugeleitet wird.
Aus dei'L. u g 13 wird eine Suspension einer reinen Stärke, die eine Korngrösse von 10 bis 100 besitzt, abgeialus, Die Überlauffraktion aus diesem Hydrozyklon oderMehrfachhydrozyklon, die die Verunreinigungen mit einer Grösse von 60-120 u und die von der Flüssigkeit mitgeführten Stärketeilchen, welche kleiner sind als 60je, enthält, wird über den Abscherklassierer 15 geleitet, der auf 60 u absiebt, wobei die Stärketeilchen, die kleiner als 60 u sind, als Durchfallfraktion über die Leitung 16 abgeführt werden, während die über die Leitung 17 abgeführte Überlauffraktion die Verunreinigungen von 60 bis 120 lui enthält.
Stärketeilchen, die kleiner als 60 u sind und noch in der den Abscherklassierern 6 und 15 entstammenden Überlauffraktion vorhanden sind, können dadurch entfernt werden, dass man diese Fraktion nach Zusatz von über die Leitung 22 zugeleitetem Wasser, über den Abscherklassierer 19 leitet, der auf 60 il absiebt. Die über die Leitung 16 abgeführte Stärke wird wegen zu starker Verdünnung vorzugsweise der Eindickstation 1 wieder zugeleitet, während die von dem Abscherklassierer 19 herrührende Durchfallfraktion, die noch eine geringfügige
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Menge Stärkekörner,. die kleiner als 60 li sind, enthält, über die Leitung 20 und das Aufgabeende des Abscherklassierers 6 rezirkuliert wird.
Die Abführung der Verunreinigungen erfolgt über die Leitung 21. Es ist auch möglich, die dem Abscherklassierer 6 entstammende Überlauffraktion auf direktem Wege abzuführen, wenn diese nur eine vemachlässigbare Menge Stärke enthält.
Das in Fig. 2 gezeigte Beispiel stimmt im wesentlichen mit dem der Fig. 1. überein. Über die Leitung 2 wird eine annähernd eiweissfreie Stärkesuspension von ungefähr 60 Bé zugeleitet. Die Stärkekonzentration dieser Suspension beträgt 100 g/1. Bei einer stündlichen Erzeugung von 10 t Stärke beträgt die stündlich zu verarbeitende Menge dieser Suspension demnach 100 mS. Die Abscherklassierer 3', 3"und 3"', die hintereinander geschaltet sind und auf 60p absieben, weisen eine Kapazität von 100 m/Std. auf. Auf den Abscherklassierern 3" und 3'" wird unter Zuleitung von Waschwasser die Suspension ausgewaschen. Die abscherklassierer 6' und 5" sieben auf 120 J. l ab. Auch diesen Abscherklassierern wird zusätzliche Waschflüssigkeit zugeleitet.
Die für die Zuleitung von Waschwasser zu den Abscherklassierem erforderlichen Leitungen sind in der Zeichnung nicht eingezeichnet. Die Durchfallfraktionen aus den Klassierem 6'und 6"werden zu einer Fraktion, der abgetrennten Mittelfraktion, vereinigt, über die Leitung 7 und gegebenenfalls über eine nicht eingezeichnete Eindickstation einer Flute 23 zugeleitet, auf dem eine Aufteilung'dieser Fraktion erfolgt, wobei über die Leitung 12 eine Stärkemilch, die reine Stärke enthält, nach der Eindickstation 41 abfliesst, und eine Suspension, die die Verunreinigungen von 60 bis 120 J. l und Stärketeilchen, die kleiner als 60 p sind, enthält, erhalten wird, welche über die Leitung 14 dem Abscherklassierer 15 zugeleitet wird, der sie auf 60 p absiebt.
Die Fig. 3 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäss Fig. 1. Es handelt sich hier um eine stufenweise Absiebung ; beispielsweise wird mittels des Abscherklassierers 3 auf 60 u abgesiebt, mittels des Abscherklassierers 31 auf 90 p und mittels des Abscherklassierers 6 auf 120 lui. Die von dem Abscher-
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zugeleitet und in diesem in zwei Fraktionen aufgeteilt, von denen die eine, die die reine Stärke von 60 bis 80 p enthält, über die Leitung 28 der Eindickstation zugeleitet wird und die andere, welche die Verunreinigungen von 60 bis 80 li und daneben 60p unterschreitende Stärketeilchen enthält, über die Leitung 29 dem Abscherklassierer 15 zugeleitet wird.
Die Überlauffraktion aus dem Abscherklassierer 31, die vorwiegend Stärkekörner mit den Abmessungen 80 bis 100 p, Verunreinigungen, welche grösser als 80 p. sind, und noch eine geringe Menge Stärkekörner, die 60p unterschreiten, enthält, wird dem Abscherklassierer 6 zugeleitet, nachdem ihr über die Leitung 39 zugeleitete Verdünnungsflüssigkeit zugesetzt ist. Die von diesem Abscherklassierer herrührende Durchfallfraktion enthält vorwiegend Stärkekörner von 80 bis 100 P. und Verunreinigungen von 80 bis 120 p ; Verunreinigungen, deren Abmessungen 120 IL überschreiten, werden über die Leitung 17 abgeführt.
Die von dem Abscherklassierer 6 herrührende Durchfallfraktion wird über die Leitungen 32, 40 und über die Pumpe 33 unter Druck dem Hydrozyklon 34 zugeleitet ; in diesem wird sie wieder aufgeteilt, wobei eine Fraktion anfällt, die reine Stärke enthält und eine andere, die die Verunreinigungen enthält. Diese Fraktionen werden über die Leitungen 35 bzw. 36 abgeführt. Wenn gewünscht, kann die dem Hydrozyklon 27 entstammende Überlauffraktion, wie mit einer gestrichelten Linie angegeben, ganz oder zum Teil dem Aufgabeende des Abscherklassierers 6 zugeleitet werden, wodurch die Leitung 39 hinfällig wird. In den Leitungen 20 und 39 sind Absperrventile 37 und 38 angebracht, die die Zuleitung von Flüssigkeit zu den Abscherklassierern 31 und 6 zu regeln gestatten.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es wichtig, dass man die mittels des ersten Abscherklassierers vorzunehmende Siebung auf die Grösse abstimmt, die die grössten der sehr feinen Verunreinigungen, deren Abführung durch die Eindickstation durchgeführt wird, aufweisen. Würde man auf eine grössere Abmessung absieben, so würden in die von dem ersten Abscherklassierer durchgelassene Durchfallfraktion, die ausschliesslich Stärkekömer enthalten soll, Verunreinigungen hineingelangen. Würde man auf eine kleinere Abmessung absieben, so ergäbe dies eine Überbeanspruchung sowohl des Abscherklassierers 6, wie auch des Hydrozyklons 11.
Die mittels des Abscherklassierers 6 vorzunehmende Siebung soll ebenfalls auf das grösste Stärkekorn abgestimmt sein, damit eine möglichst geringe Zahl Verunreinigungen, deren Abmessungen grösser sind als die der Stärkekörner, in die Mittelfraktion gelangen.
Die Erfindung lässt mehrere Ausführungsformen zu. So ist es z. B. auch möglich, zunächst die eingedickte Suspension mit dem auf 120p klassierenden Abscherklassierer zu sieben, die alsdann anfallende Durchfallfraktion darauf dem auf 60 p siebenden Abscherklassierer zuzuleiten und die Überlauffraktion,
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welche letzterem Abscherklassierer entstammt, unter Druck durch den Zyklon zu leiten, nötigenfalls. nachdem man diese verdünnt hat.
Die Ausführungsformen der Figuren 1 und 3 finden auch in dem Fall Anwendung, bei dem die Mittelfraktion unmittelbar nach Absiebung der Verunreinigungen abgetrennt wird. In diesem Fall wird die Eindickstation hinfällig und der Eindickstation über die Leitung 4 eine Suspension zugeleitet, die neben den Stärketeilchen von 10 bis 60 P. noch Verunreinigungen von 10 bis 60 je Grösse enthält.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Stärkesuspensionen, die aus Rohgut, wie Kartoffeln, Maniokwurzeln u. dgl. hergestellt sind und noch Verunreinigungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man aus dieser Suspension mittels Absieben eine Mittelfraktion bzw.
eine in Unterfraktio- nen unterteilte Mittelfraktion abtrennt, in welcher die grössten Teilchen der Verunreinigungen mindestens die Grösse der grössten vorhandenen Stärkekörner aufweisen, während die kleinsten Teilchen der Verunreinigungen ihrer Grösse nach zwischen den Abmessungen der grössten und der kleinsten Stärkekörner liegen, worauf man diese Mittelfraktion in an sich bekannter Weise in zwei Fraktionen aufteilt, von denen eine vorwiegend aus reiner, grobkörniger Stärke besteht und die andere vorwiegend die Verunreinigungen enthält.