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Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung und Reinigung der Säfte in der Zuckerindustrie mittels eines Saturationsgases
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein kontinuierliches Verfahren zur Kohlensäurebehand- lung der Säfte in der Zuckerindustrie, mit oder ohne vorhergehenden Defekation, zum Zweck ihrer Reinigung.
Für diesen Zweck sind zahlreiche kontinuierliche und diskontinuierlich arbeitende Geräte und Verfahren bekannt, welche im Gleich-oder Gegenstrom funktionieren, wobei diese Geräte von verschiedener Bauart sein können und die Kohlensäurebehandlung in einer oder mehreren Stufen durchgeführt wird.
So kennt man Saturationsapparate mit Bodeneintritt für das Saturationsgas, welche aus einem senkrechten zylinderförmigen oben erweiterten Gefäss bestehen und mit Rührwerk und Trichtern für das Verteilender Gase versehen sind, wobei das Gas am unteren Teil des Gerätes eintritt, während der Saft am oberen Teil umläuft. Es sind auch Saturationsapparate mit seitlichem Gaseintritt bekannt, welche aus einem zylinderförmigen Gefäss mit konischem Boden bestehen und mit fünf horizontalen hölzernen Trennrosten versehen sind, welche zum Verteilen der durch vier Stutzen einströmenden Gase dienen, während der Saft am oberen Teil des Gerätes eintritt.
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Nr. 2, 377, 634 und in der österr. Patentschrift Nr. 197297 beschrieben ist.
Diese Geräte und Verfahren weisen den Nachteil auf, dass die Kohlensäurebehandlung des Saftes bei einer Alkalinität erfolgt, welche in den verschiedenen Abteilen des Gerätes nicht kontrolliert werden kann, wobei einige Verfahren eine grosse Anzahl von reihenförmig angeordneten Geräten benötigen, so dass der solcherart behandelte Saft hinsichtlich Reinheitsgrad, Farbe und Filtrierbarkeit nicht entspricht, was zu Zuckerverlusten und Schwierigkeiten bei der Filtration führt.
Diese Sachlage trifft auch bei den Vorrichtungen gemäss den oben angeführten Patentschriften zu, welche aus mehreren Geräten bzw. Aggregaten bestehenden Anlagen für die Kohlensäurebehandlung der Säfte darstellen und nicht ein einziges Gerät, welches die Probleme der bestmöglichen Ausnutzung der Adsorptions-und Absorptionsfähigkeit von CaCO zu lösen hat. In diesen Aggregaten und Geräten, aus welchen die Anlagen zusammengesetzt sind. erfolgt der Umlauf des Saftes und der Kontakt zwischen Saft und Saturationsgas ungleichmässig und mit Turbulenz.
Aus diesem Grund kann der Kohlensäurebehandlungsprozess des Saftes während seiner ganzen Durchführung nicht in der Art geleitet und kontrolliert werden, damit der CaCO-Niederschlag die Höchstmenge von Nichtzuckerstoffen absorbiert, undadsorbiert, um somit eine bessere Reinigungswirkung zu erzielen, als in den als klassisch angesehenen Geräten und Anlagen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung sucht die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und eine VorrichtungzurkontinuierlichenBehandlung und Reinigung der Säfte in der Zuckerindustrie mittels eines Saturationsgases zu schaffen, welche einwandfreie Werte liefert.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Behandlungsraum in mehrere Abteile unterteiltist, diekaskadenartig in verschiedenen Höhenlagen angeordnet und durch Wände und einen hydrau-
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aufweist.
Der dem ersten Abteil der erfindungsgemässen Vorrichtung zugeführte Saft wird dort mit dem Saturationsgas behandelt und die Behandlung wird in dem nachfolgenden Abteil anschliessend unter Kontrolle fortgesetzt, um die vorbestimmten Werte zu erzielen. Es wurde festgestellt, dass durch die erfindungs- gemässeAusbildungderVorrichtung kein nicht entsprechend behandelter Saft in das nächste Abteil übergeführt wird, bzw. die Vorrichtung verlässt.
Dadurch, dass der Behandlungsraum in mehrere Abteile unterteilt ist, durch welche der Saft hindurchfliesst, wird vermieden, dass ein frisch in das Gerät eingeführter Saft ohne entsprechende Vorbehandlung mit dem vollständig behandelten Saft im letzten Abteil vermischt wird und dessen Reinheitsfaktor und Farbe beeinflusst. Es wird dadurch die Menge Zucker vermindert, die in der Melasse verlorengeht und es wird gleichzeitig die Qualität des erzeugten Zuckers durch Verminderung der Färbung und des Aschegehaltes verbessert.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Vorrichtung wird ferner vermieden, dass sich in verschiedenenBehandlungsstadien befindliche Säfte vermischen. Es weisen daher die Niederschlagteilchen, die infolge der Behandlung mit Kohlensäure entstehen und die im behandelten Saft schweben, eine einheitliche Zusammensetzung und Form auf und ihre Abmessungen sind verhältnismässig gross, wodurch die Beseitigung der Niederschlag-Aufschlämmung aus dem Saft mittels kontinuierlich arbeitender Geräte erleichtert und das Abspülen des Zuckers aus dem entstehenden Schlamm gründlicher erfolgen kann.
Dadurch, dass jedes Abteil mit einem Saturationsgasverteiler versehen ist, der einen regelbaren Durchfluss für die Einstellung der vorbestimmten Alkalinität bzw. dem vorbestimmten pH-Wert aufweist, kann
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werden die Verluste an Zucker in der Melasse und im Schlamm verringert und es erfolgt weiters eine Verringerung der Färbung und des Aschegehaltes im Zucker sowie eine Erhöhung der Produktivität der Anlage in der Entfernung des Niederschlages aus dem Saft.
Zweckmässig weisen die einzelnen Abteile ein Standrohr od. dgl. auf, um eine bestimmte Höhe der Säfte in jedem Abteil sicherzustellen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abteile entsprechend den Reinigungsstufen in Abteilgruppen unterteilt, wobei im letzten Abteil jeder Gruppe Abzapföffnungen vorgesehen sind. Der Übergang von einer Abteilgruppe zur nächsten Gruppe erfolgt entweder mittels freien Falles unter Zuhilfenahme von Pumpen oder es können lediglich Pumpen Anwendung finden.
Der in einer Reinigungsstufe behandelte Saft verlässt nun die dieser Stufe entsprechende Abteilgruppe im Falle der Behandlung des Saftes mit Kohlensäure im Gleichstrom, über eine Anzapfung, die unmittelbar über dem Überlauf des letzten Abteiles dieser Abteilgruppe liegt und geht in die nachfolgende Abteilgruppe über den Überlauf, der den hydraulischen Verschluss des Abteiles bildet über, in welcher die Behandlung entsprechend der nächsten Reinigungsstufe stattfindet.
Erfolgt die Kohlensäurebehandlung des Saftes im Gegenstrom, so verlässt der in einer Abteilgruppe behandelteSaft diese Abteilgruppe über die Anzapfung, die in der Höhe der Saftübergangsöffnungen aus dem letzten Abteil dieser Gruppe in das erste Abteil der nachfolgenden Gruppe liegt. Er fliesst erneut in dienächsteGruppe nach der betreffenden Behandlung, dicht unter dem Rand des Überlaufes aus dem er- stenAbteil der nächsten Gruppe, welcher vom hydraulischen Verschluss des betreffenden Abteiles gebildet wird. Es kann : somit eine mehrstufige Reinigung des Saftes in derselben Vorrichtung erfolgen und es sind zu diesem Zweck nicht mehrere Geräte notwendig, sondern es entspricht jede Abteilgruppe einer Reinigungsstufe.
Dadurch, dass in der erfindungsgemässen Vorrichtung jedes Abteil mit einem Saturationsgasverteiler zur Kohlensäurebehandlung versehen ist, dessen Durchflussmenge automatisch regelbar ist, kann auch bei stufenweiser Saftreinigung die Kohlensäurebehandlung für jede einzelne Reinigungsstufe bzw. Abteilgruppe auf einen vorausbestimmten Wert festgelegt werden. Dadurch wird die Möglichkeit gegeben, in jeder Reinigungsstufe optimale Werte für die Behandlung des Saftes zu erzielen und daher die Verluste an Zucker in der Melasse und im Schlamm zu reduzieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von Säften in der Zuckerindustrie bestehtim wesentlichen darin, dass das Achtfache des Volumens des frisch zugeführten Saftes umgewälzt
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und der ersten Abteilgruppe zugeführt wird, wobei durch die Abzapfung das Achtfache des Volumens des frisch zugeführten Saftes in denKreislauf eingeführt und das Einfache dieses Volumens in die nächste Abteilgruppe bzw. in den Sammler abgeleitet wird. Dadurch, dass der Saft in einer bestimmten Anzahl von Abteilen umgewälzt wird, wobei das letzte oder die beiden letzten Abteile für die Endbehandlung bestimmt sind, wird ermöglicht, die Endbehandlung mit geringerer Durchlaufgeschwindigkeit und mit einer geringeren Saftmenge auszuführen.
Es kann somit das erfindungsgemässe Verfahren feiner durchgeführt werden und es werden mit dem erfindungsgemässen Verfahren optimale Werte erzielt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert. Die
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Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 4 zeigen.
DasVolumen des während der Behandlung umgewälzten Saftes ist zweckmässig vier-bis achtmal so gross als das Volumen des dem Gerät frisch zugeführten Saftes, so dass beispielsweise bei einer Vorrichtung mit sechs Abteilen die Umwälzung in einer Gruppe von vier Abteilen erfolgen kann, während die restlichen zwei Abteile für die Endbehandlung des das Gerät verlassenden Saftes dienen. Es kann somit die Endbehandlung mit einer geringeren Geschwindigkeit erfolgen, so dass optimale Behandlungswerte erzielt werden können.
Die in den Fig. 1,2 und 3 dargestellte Vorrichtung weist sechs Abteile auf, wobei während der Behandlung der Saft innerhalb einer aus den ersten vier Abteilen-I, II, M und IV-bestehenden Gruppe umgewälzt wird. Mit-VII-ist der Sammler für die Abfuhr des behandelten Saftes bezeichnet.
Jedes Abteil ist von längsverlaufenden Trennwänden-l-, die mit Öffnungen-a-für den Übergang des Saftes in das nächste Abteil versehen sind, durch die Wände der Vorrichtung-2 und 2'-und durch im unteren Teil angeordnete Blechstreifen-3-begrenzt. In jedem der Abteile ist weiters in der Nähe der Trennwand zum nachfolgenden Abteil ein Standrohr -4- angeordnet, dessen untereBiegren- zung-5-unterhalb der Öffnung --a-- in das nächste Abteil und in unmittelbarer Nähe derselben angeordnet ist. Durch den vom Standrohr umschlossenen Raum-b-entsteht ein hydraulischer Verschluss, es erfolgt somit eine Trennung zwischen den einzelnen Abteilen sowohl durch die Wände als auch hydraulisch.
Die einzelnen Abteile liegen in verschiedenen Höhen kaskadenartig versetzt, wobei der Höhenunterschied zwischen der oberen Begrenzung des Standrohres-4-zweier benachbarter Abteile-c-be- trägt. Durch diese kaskadenförmige Anordnung wird ein Abfluss des zu behandelnden Saftes vom ersten bis zum letzten Abteil bzw. zu dem dem letzten Abteil nachgeschalteten Sammler-VII-bewirkt.
Dieser Sammler-VII-für die Abfuhr des behandelten Saftes hat die Form einer geneigten Rinne, wobei eine der Rinnenseiten das Standrohr des letzten Behandlungsabteiles und die andere Seite die Seitenwand der Vorrichtung bildet.
An der vorderen Wand--2 1--der Vorrichtung ist in der Höhe des Rinnebodens des Sammlers-VII- einStutzen-7-zum Ablassen des behandelten Saftes vorgesehen. An der Wand-2-ist ein Zutrittsstutzen-d-befestigt, welcher in das erste Abteil-I-mündet und durch welches der zu behandelnde Saft zugeführt wird. Im vierten Abteil--IV-ist eine Abzapfung-T-vorgesehen, welche mit der Ansaugleitung-8-einer Umwälzpunpe-VIII-in Verbindung steht, deren Druckleitung-9-
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vorgesehen, durch welchen eine vorbestimmte Alkalinität für die ersten fünf Abteile bzw. ein vorbestimmter pH-Wert für das letzte Abteil eingestellt werden kann. Diese Einstellung erfolgt durch einen automatisch angetriebenen Schieber-12--, der auf der Zufuhrleitung-13-eines jeden Verteilers angebracht ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist an ihrem oberen Ende mit einer Platte-14-abgeschlossen, in welcher eine Leitung-15-für die Abfuhr der Abgase vorgesehen ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Behandlungsverfahrens bei einer in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung wird zunächst der frische Saft ununterbrochen über eine Zul6itnng -10- dem
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durch- zwischen den benachbarten Abteilen in das nächstfolgende Abteil, in welchem er wieder so lange mit Kohlensäure behandelt wird, bis die Oberkante des in diesem Abteil angeordneten Standroh- res-4-erreicht wird. Auf diese Weise erfolgt eine hydraulische Trennung zwischen zwei benachbarten Abteilen.
Auf diese Weise fliesst der Saft von einem der Abteile in das andere und wird in jedem Abteil im Gleichstromverfahren mittels der eingeführten Kohlensäure behandelt, wie dies in Fig. 1 mit der mit Pfeilen versehenen Linie angedeutet ist. Nach der Behandlung des Saftes im letzten Abteil-IV-wird eine entsprechende Saftmenge, welche zweckmässig das Achtfache des Volumens des frisch zugeführten
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geordnete Standrohr in die nächsten Abteile-V und VI-, wo die Behandlung fortgesetzt wird. Aus dem letzten Abteil-VI-wird der Saft über die Abfuhrrinne-VII-abgeleitet.
Beim angeführten Ausführungsbeispiel erfolgt die Behandlung des Saftes in einer ersten Gruppe von vier Abteilen --I,II,III und IV--, in welcher eine Saftmenge umgewälzt wird, die dem Achtfachen des Volumens derfrisch zugeführten Menge entspricht. Esverlässt daher über die Anzapfung --7'-- 800% umzuwälzender Saft das Gerät, wenn über die Zuleitung-10-100% Frischsaft eingeführt wird. Über die Druckleitung der Pumpe9-- und die Eintrittsöffnung-d-in das erste Abteil --I-- werden 900% Saft dem Gerät zugeführt und über die Abfuhrrinne --VII-- verlassen 100% fertigbehandelter Saft die erfin dungsgemässe Vorrichtung.
Bei der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Behandlung des Saftes mit Kohlen- säure im Gegenstrom. Es sind hier wieder sechs Abteile-I bis VI-vorgesehen und es wird während der Behandlung der Saft innerhalb einer aus den ersten vier Abteilen--I bis IV-bestehenden Gruppe umgewälzt. Der Sammler für die Abfuhr des behandelten Saftes ist mit-VII-bezeichnet.
Die einzelnen Abteile sind durch Zwischenwände-l-voneinander getrennt, die in ihrem unteren
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ordneten Blechstreifen-3-.
Innerhalb eines jeden Abteiles, mit Ausnahme des ersten Abteiles -1--. ist ein Standrohr-4vorgesehen, welches im Bereich der vorderen Trennwand des Abteiles angeordnet ist und dessen unterer Abschlu# --5-- unterhalb der Durchtrittsöffnung --a-- vorgesehen ist. Es wird somit bei dieser Vorrichtung, bei welcher der Saft im Gegenstrom behandelt wird, durch das Standrohr jeweils der Flüssigkeitsstand im vorhergehenden Abteil eingestellt. Durch den Raum--b-im Standrohr wird wieder ein hydraulischer Abschluss geschaffen, so dass eine Trennung zwischen zwei benachbarten Abteilen sowohl durch die Trennwände als auch hydraulisch erfolgt.
Die einzelnen Abteile sind wieder abgestuft angeordnet, wobei der Höhenunterschied durch den Abstand-c-zwischen dem oberen Rand der Standrohre zweier benachbarter Abteile definiert ist. Es entstehtsolcherarteine Kaskade, durch die das ununterbrochene Fliessen des Saftes während des Behandlungsvorganges vom ersten bis zum letzten Abteil bzw. bis zum Sammler --VII-- gewährleistet ist. In diesem Sammler-VII-gelangt der behandelte Saft über eine ausserhalb der das letzte Abteil begren-
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des Saftes in die erfindungsgemässe Vorrichtung dient. Diese Öffnung ist unmittelbar oberhalb des oberen Randes des im zweiten Abteil angeordneten Standrohres angebracht. Im vierten Abteil ist eine Abzapfung--71-- vorgesehen, durch welche wie bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
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vorgesehen sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird oben durch eine Stahlplatte-13-abgeschlossen, in welche eine Leitung --14-- für die Abführung der Abgase mündet.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mittels einer in den Fig. 4 bis 6 dargestellten
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Vorrichtung wird der frische Saft über die Zufuhrleitung --9-- der Saugleitung --7-- der Pumpe zugeführt, welche über die Druckleitung-8-- den Saft durch die Öffnung-d-in das Abteil-I-der Vorrichtung fördert. In diesem Abteil wird der Saft mit Kohlensäure so lange behandelt bis das Abteil bis zum oberen Rand des im nachfolgenden Abteil angeordneten Standrohres voll ist und der Saft über die Öffnung --a-- in das nächste Abteil überfliessen kann. Es erfolgt nun eine Kohlensäurebehandlung in diesem Abteil, bis der Flüssigkeitsstand in diesem Abteil die Höhe des nachfolgenden Standrohres erreichthat, usw.
Die hydraulische Trennung der Abteile wird dabei jeweils durch die Standrohre erzielt.
Der Weg des Saftes ist durch die mit Pfeilen versehene Linie in Fig. 4 angedeutet und erfolgt im Gegenstrom mit der Kohlensäure.
Sobald der Saft im Abteil-IV-mit Kohlensäure behandelt wurde, wird eine entsprechende Saftmenge, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die achtfache Menge des frisch zugeführten Saftes, über die Abzapfung-7 f- abgezweigt und der Saugleitung-7-der Pumpe-Vin-zugeführt, durch welche die abgezweigte Saftmenge vermischt mit der frisch zugeführten Saftmenge wieder in das erste Abteil gepumpt wird. Eine gewisse Teilmenge des im Abteil-IV-behandelten Saftes wird aus diesem Abteil über das Standrohr in die nachfolgenden Abteile --V und VI-- übergeleitet, wo die Behandlung vollendet wird. Aus dem letzten Abteil-VI-fliesst der Saft über die Leitung-6-in den Samm - ler-VII-, von wo er abgeführt wird.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in der Gruppe von vier Abteilen--I, H, III und IVeine Saftmenge umgewälzt, die dem Achtfachen der frisch dem Gerät zugeführten Saftmenge entspricht.
Werden somit dem Gerät 100go neuer Saft zugeführt, so wird über die Anzapfung-7'-800% umzuwälzenden Saftes abgezweigt und über die Druckleitung --8- und der Eintrittsöffnung-d-neuerlich dem ersten Abteil--I--zugeführt, so dass die diesem Abteil zugeführte Gesamtmenge des Saftes 100"/0 neu zugeführter Saft plus 8000/0 umgewälzter Saft beträgt. 100% fertig behandelter Saft verlässt das Gerät.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung und Reinigung der Säfte in der Zuckerindustrie mittels eines Saturationsgases, insbesondere Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass der Be- handlungsraum in mehrere Abteile unterteilt ist, die kaskadenartig in verschiedenen Höhenlagen angeordnet und durch Wände und einen hydraulischen Verschluss voneinander getrennt sind, wobei jedes AbteileinenSaturationsgasverteiler mit einem entsprechend der vorbestimmten Alkalinität bzw. dem vorbestimmten pH-Wert regelbaren Durchfluss aufweist.
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Standrohr od. dgl. aufweisen, um eine bestimmte Höhe der Säfte in jedem Abteil sicherzustellen.