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Diffusionsverfahren und-Vorrichtung zum kontinuierlichen
Auslaugen von Rübenschnitzeln
Ein nach dem Gegenstromprinzip arbeitendes kontinuierliches Auslaugeverfahren weist zahlreiche Vorteile gegenüber dem Batterieverfahren auf, aus welchem Grunde man auch in der Zuckerindustrie bestrebt war, solche Verfahren einzuführen. Bei einem derartigen Verfahren sind die Schnitzel im allgemeinen hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, sie werden stark beschädigt, wodurch die Auslaugung nachteilig beeinflusst wird. Das ist z. B. beim Verfahren nach der österr. Patentschrift Nr. 14899 der Fall. Um dies zu vermeiden, arbeitet man mit möglichst dicken Schnitzeln.
Diese Arbeitsweise ist aber nachteilig, weil dadurch die Auslaugebedingungen ungünstiger werden und entweder der Saftabzug oder die Auslaugedauer oder aber der Zuckerverlust erhöht wird.
Bei den bekannten kontinuierlich arbeitenden Diffusionsvorrichtungen wird die zur Plasmolyse benötigte Erwärmung der Schnitzel entweder durch unmittelbar in die Vorrichtung eingeführten Dampf vorgenommen (s. z. B. die USA-Patentschrift Nr. 2, 645,589), oder aber es wird der bei dem Saftabzug gewonnene Rohsaft nach Erwärmen in die Diffusionsvorrichtung zurückgeführt. Diese Verfahren sind aber nicht besonders wirtschaftlich, da zur Aufrechterhaltung des Diffusionsvorganges, auf 100 kg Rüben gerechnet, mindestens 5 kg Dampf, d. h. mehr als 2700 Kcal benötigt werden.
Durch die zurückgeführte Diffusionsflüssigkeit kann die Qualität des abgezogenen Rohsaftes verschlechtert werden, da diese Flüssigkeit im allgemeinen längere Zeit mit der Luft in Berührung kommt, was eine Infektion des Saftes zur Folge haben kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Rohsaft im allgemeinen stark schäumt und zur Bekämpfung dieser Erscheinung besondere Massnahmen nötig sind. Solche Nachteile zeigt z. B. die in der deutschen Patentschrift Nr. 826880 bzw. in der franz. Patentschrift Nr. 857. 038 beschriebene Diffusionsvorrichtung, in welcher der zurückgeführte Saft ständig mit der Luft in Berührung kommt. Auch die in der franz. Patentschrift Nr. 1. 156. 541 beschriebene Vorrichtung bzw. dasin der brit.
Patentschrift Nr. 627, 972 beschriene Verfahren weisen derartige Nachteile auf.
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werden können.
Im Sinne der Erfindung wird zum kontinuierlichen Auslaugen von Rübenschnitzeln ein Diffusionsverfahren angewendet, bei welchem die Schnitzel kontinuierlich mittels einer Schleppvorrichtung durch ein U-föriniges Diffusionsgefäss entgegen der Strömungsrichtung der Auslaugeflüssigkeitbefördert werden, wobei die Plasmolyse der Schnitzel durch dem Diffusionsgefäss entnommene, erwärmte und wieder in das Gefäss zurückgeführte Diffusionsflüssigkeit, deren Entnahmestelle von der Stelle des Saftabzuges weiter entfernt liegt als die Rückführstelle, herbeigeführt wird.
Erfindungsgemäss wird dabei so gearbeitet, dass die Menge der entnommenen, von der Entnahmestelle bis zur Rückführstelle unter Luftabschluss gehaltenen Diffusionsflüssigkeit in der Zeiteinheit mindestens das Doppelte, zweckmässig das 3- bis 10fache der Menge des abgezogenen Rohsaftes beträgt. Dadurch wird erreicht, dass die Diffusionsflüssigkeit in der hinter einer Erwärmungszone (I) zwischen der Rückführstelle und der Entnahmestelle liegenden Plasmolysezone (II) in der Förderrichtung der Schnitzel mit einer etwas grösseren Geschwindigkeit strömt als die Geschwindigkeit der die Schnitzel befördernden Schleppmittel ausmacht.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird zweckmässig in einem einzigen. U-förmigen Gefäss mit im wesentlichen lotrechten Schenkeln ausgeführt, in welchem Transportmittel zur kontinuierlichen Förderung der
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Rübenschnitzel entgegen der Strömungsrichtung der Diffusionsflüssigkeit und weiters Mittel vorgesehen sind, die im Schenkel des Saftabzuges die Diffusionsflüssigkeit entnehmen, erwärmen und dorthin an einer dem Saftabzug näher liegenden Stelle wieder zurückführen, wobei die Mittel zur Entnahme, Erwärmung und Zurückführung der Diffusionsflüssigkeit als eine unter Luftabschluss stehende, die Bildung eines Plasmolyseni abschnittes (II) im Schenkel des Saftabzuges gewährleistende Einrichtung ausgebildet sind.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform dieses U-förmigen Gefässes wird dessen bogenförmiger, Teil derart bemessen, dass das Verhältnis der Radien der äusseren Bogenwand zu dem der inneren Bogenwand kleiner als 2 : 1 ist, wobei man die Plasmolyse in dem kürzeren Schenkel des Diffusionsgefässes vornimmt,
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von dünnen Schnitzeln zulässt. Durch diese Massnahmen kann eine vollkommene Difussion in kurzer Zeit erreicht werden, wodurch die Zucker ausbeute erhöht wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1- 3 veranschaulichen eine Diffusionsvorrichtung mit einem einzigen U-förmigenDiffusions- gefäss.
Die Fig. 4 und 5 dienen zur Erklärung der sich bei dieser Diffusionsvorrichtung abspielenden Vorgänge.
In der Fig. 4 wurden jene Bestandteile, welche mit denen nach Fig. l übereinstimmen, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Die Rübenschnitzel werden dem kürzeren Schenkel des U-förmigen Auslaugegefässes 1 durch die Vor- richtung 2 durch den Fülltrichter 3 zugeführt. Das Wasser zum Auslaugen der Rübenschnitzel wird durch die
Leitungen 4,4' hindurch dem längeren Schenkel des Diffusionsgefässes zugeführt. Der Querschnitt des Dif- fusionsgefässes ist, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein längliches Viereck. Die Transportmittel beste- hen aus gelochten Rahmen 5 mit Querketten 6. Diese Rahmen besitzen Vorsprünge 7, die mit den in den
Führungsnuten 9 geführten Förderketten 8 verbunden sind. Diese Ketten 8 werden über die Führungsräder 10 und über die in der Höhenrichtung verstellbaren Antriebsräder 12 geführt.
Der Rohsaft wird durch die Saft- abzugskammer 13 abgeführt und die ausgelaugten Schnitzel gelangen in die Pressvorrichtung 14, von wo der Presssaft über die Leitung 15 in das Diffusionsgefäss zurückgeführt wird. Zum Zwecke der Plasmolyse der
Schnitzel wird die Diffusionsflüssigkeit durch die Kammer 17 mittels der Förderpumpe 18 entnommen, durch den Wärmeaustauscher 19 erwärmt und durch die Leitung 20 in das Diffusionsgefäss zurückgeführt. Es ist ersichtlich, dass die Entnahmestelle 22 von der Saftabzugsstelle 16 weiter entfernt liegt als die Rück- führstelle. 21. Diese Vorrichtung ist geschlossen, so dass die Flüssigkeit mit der Luft nicht in Berührung kommt.
Die eingeführten Rübenschnitzel werden im Abschnitt 1 durch die Fördermittel 5 und 6 entgegen dem Flüssigkeitsstrom bewegt, so dass die Schnitzel den Transportmitteln aufliegen. Im Abschnitt II wird die Strömung der Diffusionsflüssigkeit umgekehrt, so dass die Schnitzel von den Transportmitteln getrennt und durch den Flüssigkeitsstrom gegen die vor ihnen liegenden Transportmittel bewegt werden, wodurch sich die Rübenschnitzel in dem zwischen je zwei benachbarten Transportmitteln liegenden Raum gleich- mässig umschichten und auf die Unterfläche des vor ihnen liegenden Transportmittels aufzuliegen kommen.
Dies tritt praktisch ein, wenn die in Abschnitt II rezirkulierte Diffusionsflüssigkeit mindestens die doppelte
Menge derjenigen des Saftabzuges ausmacht.
Durch diese Massnahme werden die Schnitzel in diesem Plas- molyseabschnitt II gleichmässig, rasch und schonend bei verhältnismässig geringem hydrodynamischem Wi- derstand auf die gewünschte Plasmolysetemperatur gebracht.
Durch das oben beschriebene Verfahren wird auch der hydrodynamische Widerstand der ganzen Diffu- sionsvorrichtung vermindert, da in gleicher Richtung mit der Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung grosse Saftmengen rezirkuliert werden. Gleichzeitig wird auch das Schwanken des oberen Flüssigkeitsniveaus
23 in der Nähe der Frischwassereinführungsstelle 4, 4'vermindert, wodurch die Gleichmässigkeit der Auslau- gung ebenfalls gefördert wird. Ein weiterer Vorteil der Zurückführung grosser Saftmengen besteht darin, dass diese Saftmengen eine hohe Wärmekapazität besitzen, wodurch lokale Überhitzung und die Möglichkeit des dadurch verursachten Verkochens der Schnitzel behoben wird.
Fig. 4 zeigt die verschiedenen Diffusionsabschnitte des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 5 ver- anschaulicht die Temperaturverhältnisse, welche in. diesen Diffusionsabschnitten herrschen.
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molyse hervorrufender Erwärmungsabschnitt H und ein mit reinem Gegenstrom arbeitender Diffusionsabschnitt entsteht.
Das in Fig. 5 veranschaulichte Temperaturdiagramm ergab sich bei einer Arbeitsweise, bei welcher die Menge der rezirkulierten DiffusionsflÜssigkeitim PlasmolyseabschnittIIein 5faches derjenigen desSaftabzuges betrug.
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Im Abschnitt I findet ein Wärmeaustausch zwischen dem warmen Rohsaft und den eingeführten frischen Schnitzeln statt, so dass die Schnitzel im vorerwärmtem Zustand in den Plasmolyseabschnitt Il eintreten, wodurch in diesem Abschnitt verhältnismässig geringe Wärmemengen eingeführt werden müssen. So benötigt man für die Plasmolyse im Abschnitt II im Wärmeaustauscher 19, gerechnetauflOOkg Rübenschnitzel, z. B. etwa 2 kg Dampf.
Der im Abschnitt II für die Plasmolyse verwendete, erwärmte Rohsaft kommt mit der Luft nicht in Berührung, was gegenüber solchen Vorrichtungen von Vorteil ist, bei welchen der bei dem Saftabzug gewonnene und mit der Luft in Berührung kommende Rohsaft in die Diffusionsvorrichtung zurückgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in einer Vorrichtung gemäss Fig. 1-3 vorteilhaftausgeführt werden. Auf den Rahmen 5 der Fördereinrichtung können die Querketten 6 in voneinander verhältnismässig grossen Abständen. z. B. 15 - 25 cm angeordnet werden. Bei dieser Anordnung werden die Schnitzel ebenso gut befördert wie bei Verwendung einer gelochten Platte. Der grosse freie Querschnitt zwischen den Querketten ermöglicht aber, dass bei der Beschickung die frischen Rübenschnitzel in das Diffusionsgefäss gleichmässig verteilt werden. Diese Schleppmittel bieten der Diffusionsflüssigkeit nur einen verhältnismä- ssig geringen Widerstand. Die rechteckige Form des Auslaugegefässes und der Schleppmittel erleichtern die Herstellung des Diffusionsgefässes, weiters die Fortbewegung der Transportmittel.
Als vorteilhaft hat sich eine rechteckige Ausbildung gemäss Fig. 2 erwiesen, bei welcher die längere Seite des Rechteckes quer zu den Krümmungsradien r,r des U-förmigen Diffusionsgefässes zu liegen kommt. Das Verhältnis der Radien rundr ist kleiner als 2 und beträgt etwa 1, 3.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht nur bei einer Auslaugevorrichtung, welche nur ein einziges U-förmiges Auslaugegefäss besitzt, sondern auch bei sonstigen bekannten, nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Vorrichtungen, z. B. bei solchen Vorrichtungen angewendet werden, welche aus mehreren lotrechten Rohren bestehen, die durch gekrümmte Verbindungsstücke verbunden sind und in welchen eine endlose mechanische Transportvorrichtung die Schnitzel im Kontakt mit einer in entgegengesetzter Richtung fliessenden Auslaugeflüssigkeit mit gleichmässiger Geschwindigkeit befördert. Die endlose mechanische Transportvorrichtung kann auch aus einer Reihe von transversalen durchlochten Platten bestehen, die durch endlose Zugketten getragen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Diffusionsverfahren zum kontinuierlichen Auslaugen von Rilbenschnitzeln, die kontinuierlich mittels einer Schleppvorrichtung durch ein U-förmiges Diffusionsgefäss entgegen der Strömungsrichtung der Auslaugeflüssigkeit befördert werden, wobei die Plasmolyse der Schnitzel durch dem Diffusionsgefäss entnommene, erwärmte und wieder in das Gefäss zurückgeführte Diffusionsflüssigkeit herbeigeführt wird, deren Entnahmestelle von der Stelle des Saftabzuges weiter entfernt liegt als die Rückfihrstelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der entnommenen, von der Entnahmestelle bis zur Rilckführstelle unter Luftabschluss gehaltenen Diffusionsflüssigkeit in der Zeiteinheit mindestens das Doppelte, zweckmässig das 3-bis l0fache der Menge des abgezogenen Rohsaftes beträgt.