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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DESACCHARIFICATION CONTINUE DE COSSETTES DE
BETTERAVES OU ANALOGUES.
L'invention est relative à un procédé et au dispositif correspon- dant de désaccharification continue de cossettes de betteraves à sucre'ou d'autres matières premières contènant du sucre dans des tours de diffusion dans lesquelles l'eau d'extraction du sucre se déplace à contre-courant de la matière à lixivier.
On sait que l'extraction, c'est-à-dire la désaccharification de cossettes de betteraves, constitue un problème dont l'industrie s'occupe de- puis de nombreuses années, parce que la solution de ce problème rend la fa- brication du sucre indépendante de nombreuses irrégularités de marche, liées à l'ancien procédé aux batteries. On connaît déjà des appareils d'échaudage et de lixiviation aptes à résoudre ce problème avec plus ou moins de succès.
Les dispositifs à simple et double transport en dessous des tours de lixi- viation connues utilisent en général des dispositifs de remuage intérieurs en forme de vis ou analogues qui transportent les cossettes échaudées par exemple suivant le principe des contre-courants entre les eaux d'extraction et le courant de cossettes. L'inconvénient de ce système consiste en parti- culier en ce qu'ils ne transportent pas de couches de cossettes intactes à travers les tours parce que, comme on le sait, toute vis transporteuse de matière effectue le transport à des vitesses différentes suivant la distance à l'axe de la vis. La même observation s'applique aux systèmes de tours con- nus dans lesquelles les cossettes sont pompées dans la tour au moyen d'une cône.
Dans ce cas, les couches centrales de cossettes se déplacent plus ra- pidement que celles qui se trouvent le long des parois. Mais ces vitesses différentes des cossettes occasionnent un degré d'extraction différent des cossettes individuelles. Et comme la quantité d'eau d'extraction doit être déterminée d'après la couche de cossettes qui se déplace le plus rapidement, pour éviter des pertes de sucre anormales, les quantités d'eaux sortant sont
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supérieures à ce qui serait le cas dans un appareil de diffusion dans lequel des couches de cossettes intactes sont extraites suivant le principe pur de contre-courant par rapport à l'eau d'extraction.
Un mode opératoire correspondant à ces conditions et 1'installa- tion correspondante constituent le but de l'invention.
La nouveauté du procédé consiste tout-d'abord en ce que la ma- tière à lixivier est guidée en sens inverse de l'eau d'extraction à travers un organe monté de préférence de façon rotative, se déplaçant à l'intérieur de la tour de diffusion, à une pression qui est supérieure à la pression- statique régnant à l'entrée, produite par la couche de cossettes disposées au dessus mais inférieure à la pression qui serait nécessaire à percer la couche de cossettes feutrée se trouvant au dessus.
Pour obtenir une désaccharification aussi complète que possible des cossettes, conformément à la présente invention, on intercale en avant de l'opération de diffusion caractérisée ci-dessus, une opération d'échauda- ge au cours de laquelle les cossettes fraîches sont traitées par du jus brut chaud de manière à obtenir à la fin de l'opération d'échaudage une trempe' (mélange de jus de cossettes) à 35 à 40%. En ce qui concerne l'opération d'é- chaudage, il faut encore mentionner ce qui suit :
Pour une désaccharification complète des cossettes de betteraves, on sait qu'une désaccharification aussi poussée que possible des cossettes déjà dans l'opération d'échaudage, c'est-à-dire donc dans l'auge d'échaudage, est nécessaire.
C'est, en effet, tout d'abord une désaccharification poussée des cossettes de betteraves dans l'auge d'échaudage qui permet d'opérer dans la tour de diffusion avec une grande différence de concentration entre l'eau et les betteraves, qui a pour résultat que la diffusion et l'osmose s'effec- tuent de façon plus efficace. On n'atteint ce mode de désaccharification de façon parfaite que lorsque les cossettes sont déjà extraites dans l'auge d'é- chaudage suivant un principe à contre courant.
Mais pour porter les cosset- tes d'une température de traitement d'environ 10 à la température à laquel- le la plasmolyse se produit de façon certaine, ce qui est le cas à 70-80 C, sans utiliser pour cette raison des températures de l'eau d'échaudage pour lesquelles une partie des cossettes sont déjà cuites, il faut utiliser une auge d'échaudage qui permette de faire passer 600-800% d'eau perpendiculai- rement à la direction de transport des cossettes sans que des cossettes fi- lamenteuses très finement découpées ne puissent produire un blocage du tamis nécessaire à la séparation.
Dans ce cas, on conduit de préférence le procédé conforme à l'in- vention en faisant en sorte que le jus qui quitte la tour de diffusion tra- verse un compensateur à contre-pression et soit alors introduit dans une au- ge d'échaudage munie de plusieurs zones de désaccharification dans la premiè- re desquelles il refoule le jus plus dense qui s'y trouve, sert en partie de nouveau comme moyen de transport de la masse de cossettes vers la tour et s'écoule en partie, suivant le débit de jus brut produit chaque fois, à tra- vers un tube d'aspiration, une pompe de circulation et un réchauffeur dans la seconde zone, moyenne de l'auge d'échaudage; de là, il traverse les cos- settes perpendiculairement à l'axe de l'auge pour retourner ensuite de nou- veau à l'aspirateur et à la pompe rotative.
De cette manière, les cossèttes sont chauffées jusqu'à la plasmolyse et cèdent au jus une partie importante de leur sucre.
D'autres particularités du procédé conforme à l'invention et de l'appareil qui s'y rapporte sont décrites en se référant à des exemples de réalisation, que les dessins représentent comme suit :
La Fig.1 représente l'auge d'échaudage en coupe longitudinale; la Fig.2, la coupe correspondante; la Fig.3 est une vue en perspective de l'auge d'échaudage et de son raccordement à la tour de diffusion, représentée schématiquement en cou- pe longitudinale ;
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la Fig.4 est une coupe longitudinale de la tour de diffusion suivant la Fig. 3, montrant cependant des particularités plus-détaillées.; - la Fige '5 est une coupe à travers la tour de diffusion suivant la ligne 1-1 de la Figure 4; la Fig.6 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 4;
la Fig.7 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 4 ; la Fig. 8 est une coupe schématique à travers le distributeur de cossettes de la tour de diffusion; la Fig.9 est une vue en perspective du distributeur de cosset- tes et des parties voisines de la tour de diffusion; la Fig.10 est une coupe à travers un distributeur suivant une autre forme de réalisation; la Figé Il est une boite à membrane à commande électrique pour le distributeur suivant la Fig. 10 vue en coupe; la Fig.12 est un dispositif de transport des cossettes à l'in- térieur de la tour de diffusion,en coupe longitudinale; la Fige 13 est une coupe suivant la ligne a-b de la Fig. 12; la Fig.14 est un dispositif d'arrosage de la couche supérieure, de cossettes, représenté en perspective;
la Fig.15 est un détail de la Fig. 4, en élévation et en coupe; la Fig 16 est un autre exemple de réalisation d'une tour de dif- fusion en coupe longitudinale schématique;
La Fig. 17 est une coupe longitudinale correspondant à la Fig.
16 mais pour une autre position de la partie tournante; la Fig. 18 est une vue en plan de la Fig. 16; la Fig.19 représente une aile d'agitation, en perspective; la Fig.20 une autre forme de réalisation d'une aile d'agitation, également en perspective; les Figs.21-24 représentent différentes formes de section de barreaux de grille en coupe suivant la direction de la ligne A-B de la Fig.
20 ; la Fig.25 est une coupe transversale à travers une tour de dif- fusion, munie des pièces intérieures représentées sur les Figures 20-24; la Fig.26 est une vue en plan de la Fig. 25, et la Fig. 27 est une coupe suivant la ligne C-D de la Fig. 25.
L'auge d'échaudage représentée sur les Figures 1 et 3 (moitié de gauche) consiste en une enveloppe 1 ayant environ la forme d'un tambour, dans laquelle est monté un arbre rotatif 2 commandé de l'extérieur, Les deux extré- mités de cet arbre portent des bras de remuage 3 et 4, alors que la partie intermédiaire est munie d'un transporteur à vis 5. L'auge est donc divisée par ces pièces intérieures en trois zones, comprenant les compartiments 6, 7 et 8 (Fig. 1) .
Les cossettes de betteraves finement découpées tombent en 9 dans une auge et sont entraînées par du jus chaud à environ 90 introduit par le tube 10, à travers la conduite 11 dans l'espace 6 de l'auge d'échaudage. A cet endroit, elles sont transformées par les bras de remuage 3 en une trempe de cossettes uniforme à environ 35%. Cette trempe de cossettes est saisie par la vis de transport dans la zone 7 et traverse cette zone.
Dans la zone 8, la trempe de cossettes est saisie par les bras de remuage 4 et passe de cet endroit, au moyen d'une pompe à cossettes 12, dans la tour d'extraction désignée dans son ensemble par U, dont l'enveloppe
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extérieure est formée par un cylindre 13. Un tube central rotatif 14 assure la commande d'un distributeur de cossettes 15 devant encore être décrit et de l'éjecteur de cossettes 16. La partie extérieure cylindrique de la tour est fermée en dessous par une pièce inférieure conique 17 (Fig. 4). A la sur- face limite entre le cylindre 1 et le cône 16 se trouve un tamis à fentes 18. Un second tamis 18a limite dans la tour le niveau supérieur des cossettes de manière que celles-ci, à l'état épuisé, flottant dans l'eau, ne puissent pas s'élever plus haut par suite de leur poids spécifique.
L'éjecteur 16, re- présenté en plan sur la Fig. 5, découpe chaque fois de la colonne montante de cossettes une couche correspondante et l'éjecte par l'ouverture 19 dans un transporteur à cossettes 20 qui l'élève de nouveau au dessus du niveau de l'eau dans la tour et la rejette en 21.
Le mode opératoire du '.distributeur de cossettes 15 est le sui- vant : par suite de la rotation du tube intérieur 14, le distributeur glisse lentement en tournant au dessus du tamis 18. La partie avant du distributeur dont la section est construite à la manière d'une surface portante d'avion (voir particulièrement les Figs. 8 et 9), possède des ressorts d'acier 22 portant des racloirs 23 construits par exemple en bois de hêtre, qui d'une part soulèvent le mélange cossettes-jus, dit trempe de cossettes reposant au dessus et d'autre part nettoient le tamis à fentes 18. La trempe de cos- settes glisse en étant soulevée mécaniquement au dessus du distributeur 15 et:retomberait de nouveau sur le tamis 18 en cas d'arrêt de la pompe à cos- settes 12.
Ceci est empêché par la trempe de cossettes pompée dans le distri- buteur 15 par la conduite 24. La pression de la pompe à cossettes est réglée par réglage du nombre de tours ou par un régulateur de pression de manière que la pression de la trempe de cossettes dans le distributeur 15 soit un peu plus élevée que la pression statique de la colonne de cossettes qui pour- rait retomber de nouveau sur le tamis derrière le distributeur. Par suite' de la rotation du distributeur de cossettes 15 et du pompage continu de nouvel- les quantités de trempe de cossettes, il se dépose chaque fois sur lé tamis une couche uniforme de cossettes en dessous de la couche existante dans la tour. Ce phénomène s'effectue donc par voie mécanique hydraulique.
Comme la colonne de cossettes au repos dans la tour consiste en une masse feutrée de oossettes de betteraves, la surpression statique de la pompe à cossettes n'at- teint dans le distributeur aucune valeur critique. La trempe de cossettes dans la tour peut contenir à l'estimation 55 Kgrs de betteraves par hectoli- tre. La trempe pompée dans le distributeur a une teneur correspondante de 35%.
L'eau restante sorte de la tour avec le jus extrait à travers le tamis 18 d'où ils passent par la conduite 25 dans le compensateur à contre- pression 26 qui les laisse couler par le trop-plein 27 dans la conduite 28.
La contre-pression est réglée par la hauteur du trop-plein qu'on peut modi- fier par une tige filetée 29 au moyen d'un volant à main 30.
L'extraction du sucre de la couche de cossettes la plus ancienne....
(supérieure) s'effectue par introduction de condensat par la conduite 31 mu- nie du distributeur 32. L'espace au dessus du tamis 18a dans la tour est chauffé au moyen de vapeurs résiduaires de peu de valeur, dites "émanations".
La désaération s'effectue par la conduite 33 (Fig. 4). On évite ainsi toute formation de mousses dans la tour. L'introduction de l'eau de pressage privée de pulpe s'effectue par la conduite 34 et le distributeur 35. Ce dernier est - représenté en plan sur la Fig. 6 et consiste en tubes 36 ayant la forme de lignes de courants, et présentant à la colonne de cossettes qui se déplace contre eux une résistance aussi faible que possible. En dessous du distribu- teur 35 se trouve un bras de remuage 37 qui désagrège la couche de cossettes feutrée pour faciliter le passage de la couche de cossettes à travers le dis- tributeur d'eau sous pression 35 et pour obtenir d'autre part un mélange in- time entre l'eau sous pression, le condensat sucré introduit et les cosset- tes.
La partie arrière du distributeur 15 guidant la trempe de cosset- tes possède une paroi 38 ayant environ la forme d'un quart de cercle (voir en particulier la Fig. 9) qui amène la trempe tangentiellement à la paroi ex-
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térieure de la tour. En outre, le distributeur porte à la partie inférieure une cloison 39 qui sépare au cours de la distribution l'espace d'introduc- tion de la trempe 40 du tamis 18. Par la forme de cette cloison, on peut-- équilibrer des irrégularités pouvant éventuellement se produire sur la cou- che de cossettes refoulée. Pour constater l'existence de ce phénomène, on ajoute par exemple à l'extrémité de l'auge d'échaudage des cossettes de'ca- rottes entre les cossettes de betteraves blanches.
En cas de montage cor- rect de la tôle de séparation, ces cossettes de carottes doivent former une couche fermée au dessus de la tour. En effet, plus la tôle de sépara- tion introduisant la trempe dans le distributeur est courte, pins la trempe perd de l'eau à travers le tamis 18 avant de quitter le distributeur, plus elle devient concentrée et plus cette bague de cossettes considérée monte rapidement dans la tour.
Le jus sortant de la tour traverse le tamis 18 en même temps que le jus de trempe des cossettes introduites par pompage et passe dans la par- tie inférieure conique de la tour. Celle-ci est subdivisée en zones par des tôles concentriques en forme de bague, dont la pente vers le tube d'extrac- tion du jus 25 peut être réglée de l'extérieur, ce qui permet de régler éga- lement l'extraction totale des cossettes dans la tour (non représentée sur le dessin). Le remplissage de la tour ne représenté pas une masse de cosset- tes sèche mais un mélange flottant d'eau et de cossettes dans le jus d'ex- traction. Des cossettes contenant du sucre ne sont qu'un peu plus denses que l'eau et des cossettes fortement épuisées sont un peu plus légères que l'eau.
Un tamis 18a les empêche de le dépasser en hauteur. L'égalisateur 26 règle le départ du jus par réglage de la contrepression. Le jus extrait parvient par le tube d'écoulement 28 à l'extrémité arrière 8 (Fig. 1) de l'auge d'é- chaudage, où il déplace le jus plus riche en sucre de l'auge d'échaudage de la trempe de cossettes et retourne de nouveau en partie dans la tour avec la trempe de cossettes. L'excès de jus extrait pénètre pendant ce temps dans le tube de sortie 41 du jus de l'auge d'échaudage.
Ce tube de sortie du jus s'étend sur toute la longueur de l'auge d'échaudage. Son espace creux intérieur s'étend jusqu'à une cloison de sépa- ration 42 (Fig. 3) qui subdivise le tube en deux compartiments 43 et 44. Le compartiment 44 recueille le jus brut allant à la fabrication provenant de la trempe du compartiment 6 constituée de cossettes fraîchement découpées, tandis que le compartiment 43 reçoit la totalité du jus de circulation de l'auge, qui traverse l'auge d'échaudage transversalement en quantité. d'envi- ron 600 à 800% des cossettes. Le jus de circulation passe du compartiment 43 par le tube 45 à la pompe rotative 46 qui le refoule à travers le réchauffeur 46a de nouveau en partie par la conduite 47 dans la trempe de cossettes à une température qui,produit la plasmolyse des cossettes sans cependant les faire cuire.
Une partie du jus de circulation est pendant ce temps refoulée par la pompe de circulation à travers un second réchauffeur 46b par la con- duite 10, et sert à la mise en suspension des cossettes fraîchement découpées.
Ce jus peut avoir des températures supérieures à 90 C car il se refroidit immédiatement au contact des cossettes froides et entre dans la fabrication à environ 45 C. La conduite de départ du jus 41 tourne à vitesse modérée dans la trempe de cossettes et est constamment nettoyée par des racloirs 48.
Ceux-ci sont pressés doucement contre le tube à tamis à fentes 41 par des poids 49, ressorts ou analogues qui y sont appliqués et qui le débarrassent des cossettes qui y adhérente Dans le compartiment 7 (Fige 1), l'auge d'é- chaudage porte des tringles de retenue 50 qui ont pour but d'empêcher les cossettes de tourner dans le champ de la vis Si ces tringles en coopération avec la pression exercée sur le tube d'aspiration 41 par le courant de jus, ne suffisent pas, on aboutit au but désiré au moyen de pièces de retenue connues qui pénètrent alors dans la vis que, dans ce cas, est interrompue.
Mais éventuellement, on pourrait également opérer au moyen de corps de vis fixes dans lesquels tourne le tube 51, d'autant plus que la trempe de cos- settes pourrait passer à travers la pompe à cossettes sous l'action de la pression de circulation régnant dans la conduite 11 en suivant les spires de la vis. La commande de l'installation peut s'effectuer en fonction de la densité du jus extrait dans la conduite 28, de la consommation de courant
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de commande de l'auge d'échaudage servant de mesure de la densité de là trempe, en fonction du nombre de tours de la commande du distributeur des cossettes et par le ndmbre de tours de la pompe à cossettes 12.
Il existe en outre la possibilité de supprimer la commande 52 du distributeur de cos- settes 15 pour autant que la contre-pression de la trempe de cossettes en arrière du distributeur agissant sur la colonne de cossettes cristante donne lieu à un couple de rotation important. La résistance de sa face antérieure est en revanche très faible parce que les racloirs 23 glissant contre le ta- mis 18 peuvent facilement détacher les cossettes presque flottantes.
La vidange du contenu de la tour peut s'effectuer facilement par le clapet 53 après extraction du sucre contenu, en disposant le distribu- teur des cossettes 15 au dessus de cette ouverture de manière qu'il entrai ne les cossettes hors de la tour à la manière d'un éjecteur à raccordement d'eau, dans un bassin ou dans une pompe à cossettes.
Il est en outre possible d'introduire les cossettes par le tube intérieur 14 de la tour en évitant une boite de bourrage pour la conduite de raccord 24 si la pompe à cossettes est commandée par une soupape à flot- teur non représentée disposée dans le tube central, et si on connait la surpression nécessaire de la colonne de cossettes dans le tube moyen 14 pro- pre à garantir un remplissage suffisant du distributeur des cossettes. En outre,on peut également supprimer la pompe à cossettes pourvu que l'auge d'échaudage soit montée suffisamment haut. Enfin, on pourrait aussi éven- tuellement se passer d'une auge d'échaudage particulière.
Comme les tours de diffusion conformes à l'invention peuvent être construites à une gran- deur désirée quelconque par suite de leur indépendance des bras de remuage de la vis, on pourrait notamment introduire l'auge d'échaudage verticalement dans une conduite intérieure suffisamment grande, qui pourrait être construi- te fixe en y comprenant l'enveloppe de l'auge d'échaudage. Dans ce cas, il n'y a que l'arbre de l'auge d'échaudage qui tourne et qui transmet en même temps la commande au distributeur. L'évacuateur des cossettes et la conduite de sortie du jus reçoivent dans ce cas une commande spéciale.
Pour obtenir déjà dans l'auge d'échaudage une extraction aussi poussée que possible des cossettes, au lieu de l'auge d'échaudage décrite plus haut, on peut également utiliser avantageusement une auge d'échaudage dans laquelle le tube d'aspiration ne consiste plus en un tambour disposé parallèlement à l'arbre de la vis, sur toute la longueur de l'auge. On peut notamment utiliser au lieu de ce tube unique, également de courts tubes à tamis disposés perpendiculairement à la direction de l'axe de la vis et au dessus de celle-ci. Chacun de ces tubes est alors muni de racloirs, tels -que décrits. Leur commande s'effectue simultanément par l'intermédiaire d'un arbre commun. Dans cette construction, on obtient une auge d'échaudage dont la section transversale a environ la forme d'un U.
Le liquide aspiré des portions individuelles des tubes d'aspiration est pompé au moyen de pom- pes tubulaires simples de faible hauteur de pression, commandées en commun par un arbre qui les traverse, en formant des courants transversaux et à contre-courant par rapport au courant de cossettes, partant du fond de l'au- ge d'échaudage et débouchant dans la section de tube d'aspiration voisine située en arrière.
Pour empêcher que le distributeur de cossettes décrit plus haut, particulièrement en se référant aux Fig. 4, 8 et 9, ne soit pas insuffisam- ment rempli par suite d'un mauvais réglage de la pompe à cossettes, par exemple à une pression trop faible, et produise ainsi des couches de cosset- tes irrégulières, on prévoit encore de préférence à son ouverture de sortie, un clapet 54 (Fig. 10) qui reste fermé sous l'action de la pression de la colonne de cossettes dans la tour, jusqu'à ce que la pression de la pompe à l'intérieur du distributeur soit suffisamment élevée pour pouvoir ouvrir le clapet. Il se pose bien alors sur le tamis 18, en cas de débit insuffisant de cossettes, des couches de cossettes plus minces mais qui sont parfaite- ment uniformes.
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Au moyen d'une tige de levier 55 raccordée au clapet et guidée. vers 1'extérieur, on peut reconnaître de l'extérieur de la tour la position du clapet, et la modifier en outre à volonté pour obtenir de cette façon des couches de cossettes plus minces ou plus épaisses. Finalement, on peut éga- lement amortir par des tampons appropriés, etc.. des vibrations du clapet pouvant éventuellement se produire, et commander la pompe à cossettes. -
Pour le réglage automatique à distance de la pompe à cossettes, on peut en outre - comme on le montre sur la Fig. 10 en 56 - visser sur le distributeur une botte à membrane commandée électriquement dont les détails sont représentés sur la Fig. 11.
La boite à membrane consiste en une enve- loppe 57, vissée par exemple au moyen d'un pas de vis sur la face portante supérieur du distributeur. Elle comprend deux membranes en caoutchouc 58 et 59, reliées l'une à l'autre de façon rigide. La tige de liaison 60 porte un disque métallique de contact 61 relié à la masse. Si la conduite de la tour indique qu'il est avantageux de choisir une pression de la pompe par exemple de 10% plus élevée que la pression de la colonne de cossettes à cet endroit pour obtenir une production déterminée, on donne à la surface de la membrane inférieure 58 une grandeur de 10% inférieure à la surface 58 de la membrane supérieure.
Il règle alors un équilibre correspondant sans produire d'impul- sion dans le clapet, parce que la membrane inférieure plus petite exerce, par suite de la pression plus élevée, exactement la même poussée que la mem- brane supérieure plus grande soumise à la pression plus faible. Les contacts 62 et 63 actionnent par une commande à relais d'un moteur électrique ou hy- draulique, la fermeture ou l'ouverture du régistre de la pompe à cossettes ' et produisent ainsi la correction désirée de la pression de la pompe.
Dans l'exemple de réalisation suivant les Figs. 1 à 9, les cos- settes sont soulevées du tamis 18 au moyen de sabots de glissement à res- sorts 23, et on évite ainsi que des racloirs béants ne broient chaque fois en pâte (pulpe) la couche de cossettes intermédiaire. Au lieu de ces racloirs à ressort, on utilise dans l'exemple de réalisation suivant la Figure 10, des sabots de glissement 64 qui sont sertis latéralement à la manière de charnières et poussés automatiquement contre le tamis par l'action de coin, et une répartition des sabots de glissement sur la largeur du distributeur permet des mouvements relatifs des pièces individuelles les unes par rapport aux autres. Cette répartition est déjà avantageuse du fait que chaque tamis perd sa planéité par l'action de la pression et de la chaleur.
Les sabots de glissement nettoient le tamis et guident les cossettes sous forme de cou- ches minces sur la surface portante supérieure du distributeur. Des parti- cules de pulpe éventuellement entrainées peuvent parvenir sur le tamis par des ouvertures 65 des bras des sabots.
Les cossettes sont élevées dans la tour au dessus du distribu- teur en positions relatives inchangées les unes par rapport aux autres. Il est donc difficile en soi d'introduire dans une couche feûtrée de cossettes de ce genre un tube d'eau qui tourne dans les cossettes et distribue l'eau.
Il faut donc prévoir la désagrégation du feûtrage en un certain endroit.
Mais on effectue de préférence cette désagrégation et ce retournement des cossettes en plusieurs endroits de leur parcours parce que de cette fagon on modifie la position des cossettes les unes par rapport aux autres et on libère pour l'extraction de nouvelles surfaces qui étaient auparavant re- couvertes. On résout ce problème qui n'est pas simple en soi au moyen des dispositifs de retournement représentés sur les Figures 12 et 13.
Ceux-ci consistent en tubes à parois épaisses 66, fixés exté- rieurement au tube central 14 de la tour de diffusion. Sur ces tubes sont soudés des fers ronds 67a-d qui pénètrent dans le sens de la rotation par leur extrémité de tête 68 dans les cossettes ascendantes. Les tôles 69 re- liées de fagon rigide aux fers ronds et aiguisées sur leur arête inférieure, découpent la couche de cossettes et la désintègre, de manière que les agglo- mérations de cossettes se désagrègent en dessous le long des tôles aiguisées et glissent vers le haut le long du dos des fers ronds 67 au dessus du tube porteur 66.
Après avoir quitté l'étrier de fer rond 67/69, elles glissent
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dans l'espace 70 pauvre en cossettes où elles se déposent de nouveau dans le léger tourbillon du jus sur les cossettes qui se trouvent en dessous, en pré- sentant de nouvelles surfaces de contact.
Au cas où le travail de la tour doit être interrompu pendant un certain temps, une remise en marche du tube central nécessiterait une consom- mation notable de force motrice, parce que les cossettes ont tendance à blo- quer toutes les pièces mobiles. Pour empêcher ce phénomène,tous les bras de remuage, comme le montre la Fig. 12, sont munis d'un raccordement 71 à une conduite d'eau sous pression, qui peut être alimentée d'eau sous pression ou d'eau de retour de manière que le liquide puisse pénétrer par les orifices 72 dans les chambres formées par les étriers 67/69 et le tube de retenue 66, et que son action hydraulique écarte à cet endroit les cossettes des bras ; on peut ensuite faire marcher la tour librement.
Aux endroits où l'on ajoute l'eau de retour, elle pénètre continuellement dans le tube porteur 66 du dis- positif de retournement d'où elle se répartit dans les chambres de la même façon que celle qui vient justement d'être décrite. Mais comme les couches de cossettes les plus éloignées du tube central nécessitent le plus d'eau par suite du plus grand diamètre de la surface du cercle qui y est balayée, on donne dans ce cas aux orifices 72 des diamètres tels que chaque chambre reçoive une quantité d'eau proportionnelle à sa distance à l'axe de rotation.
Les étriers 67 avec leurs tôles de séparation 69, vues en plan, sont recourbés vers l'intérieur suivant la trajectoire circulaire de leur parcours, ce qui n'est pas représenté sur le dessin. Ils sont donc disposés concentriquement par rapport à l'axe de la tour.
A cette occasion, on remarquera encore que l'arrosage de la cou- che supérieure de cossettes doit s'effectuer de fagon particulièrement con- sciencieuse. Un arrosage par des tuyères serait entièrement désavantageux parce que tout excès en un endroit quelconque occasionnerait un déficit sur une autre surface. Il se produirait ainsi des variations d'extraction et par conséquent des pertes. Conformément à la présente invention, on utilise par conséquent le mode d'arrosage suivant qui garantit pour une construction très simple l'uniformité la meilleure. La répartition de l'eau s'effectue dans une caisse 73 (Fig. 14 & 15) ayant en coupe suivant un plan perpendi- culaire à l'axe de la tour la forme d'un secteur de segment de cercle dont la pointe supposée se trouverait sur l'axe de la topr.
Le fond de cette caisse consiste en un tamis 74 muni de trous uniformément répartis. La cais- se est fixée radialement au tube central de la tour et tourne avec lui. Si à présent on fournit à cette caisse fermée la quantité d'eau nécessaire, le tamis doit la délivrer uniformément sur chaque rayon à la couche dé cos- settes. Pour empêcher que de l'eau ne se déplace radialement sur la face in- férieure du tamis, on y fixe à de petites distances des tôles d'égouttage 75.
L'eau introduite s'écoule par un tube fixe 76 disposé sur le couvercle 13 de la tour dans la rigole rotative 77 qui l'amené dans la caisse 73. Celle-ci est fermée au dessus. Au lieu de la caisse 73, on pourrait également utiliser un tube raccordé radialement au tube central 14, fermé des deux côtés mais découpé sur sa face inférieure de façon correspondant au secteur du tamis.
Cette ouverture est fermée par un tamis. Au lieu de tôles d'égouttage 75, il suffit dans ce cas d'enrouler autour du tube un fil en spirale, dont les spi- res empêchent le déplacement des gouttes d'eau.
L'osmose et les phénomènes de diffusion dans les cossettes s'ef- fectuent comme on le sait après la plasmolyse des cossettes, qui apparait à des températures supérieures à 65 . Les vaisseaux de plasma se détachent a- lors de leurs parois cellulaires. Les cellules des cossettes ressemblent a- lors à de petits sacs de jus qui contiennent le jus des cellules. Des efforts mécaniques grossiers de grandeurs usuelles n'influencent ces cellules que jusqu'à un certain point, car la diffusion sous pression, qui fonctionne en consommant des quantités importantes d'énergie, n'atteint que des extractions d'environ 3% du sucre résiduaire des cassettes.
Mais si on arrive à faire osciller ces cellules de cossettes, de manière qu'elles entrent en vibration correspondant le mieux possible à leurs oscillations propres, le phénomène de diffusion est sans aucun doute accéléré et le rendement de la tour est é- galement augmenté. Mais comme, dans chaque extracteur, il se produit par ré-
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flexion ou vibration simultanée de pièces de fer des ondes de super-posi- tion, il faut chercher par voie empirique pour chaque installation la fré- quence la plus efficace et déterminer le nombre d'oscillatiôns, par exemple au moyen d'un diapason.
La possibilité la plus simple de transmettre des oscillations excessivement fortes à de grandes quantités de liquides, à une fréquence facile à régler, consiste en un dispositif dénommé barboteur à vapeur. En faisant varier la pression de vapeur, la grandeur des éjecteurs et la température de l'eau d'excitation, on est à meme de maintenir des fréquences désirées par réglage à la main ou automatique. Le ou les généra- teurs d'oscillations peuvent dans ce cas être disposés sur la paroi exté- rieure de la tour, sur le tube intérieur, sur le bras de remuage ou dispo- sitifs de retenue et également en dessous du tamis de sortie du jus brut.
Sur les dessins, un excitateur de ce genre par barbotage de vapeur, disposé sur la paroi extérieure de la tour, est représenté sur la Fig. 15a. Le gè- nérateur d'oscillations consiste ici en une enveloppe 75a munie de parois très épaisses, portant au foyer de l'espace intérieur parabolique un éjec- teur 75b dont la grandeur peut être réglée par unè aiguille d'éjecteur 75d au moyen d'un volant à main 75c. L'entrée de vapeur s'effectue par la con- duite 75e. Le liquide d'excitation refroidissant est introduit en 75f et sort en 75g. On utilise comme liquide de refroidissement de l'eau de retour ou de l'eau de précipitation qui de ce fait entraîne la chaleur de la vapeur qui n'a pas été transformée en énergie d'oscillations et qu'on utilise ain- si comme eau sous pression intégralement au fonctionnement de la tour.
L'excitateur est séparé du contenu de la tour par une membrane 75h de simmérite, métal ou combinaison de simmérite-métal, pour éviter une cuisson des cossettes. Un générateur d'oscillations de ce genre, pour un éjecteur de 6 mm et une pression de vapeur de 3 atmosphères, ne consomme pas tout-à-fait 50 Kgr de vapeur par heure.
Il est avantageux d'introduire l'excitateur dans la zone dans' laquelle les cossettes ont une faible teneur en sucre, pour permettre à cet endroit une extraction finale la plus efficace possible.
Dans le cas d'extraction de matière particulièrement molle et sensible, qui se tasse fortement en cas de repos de la colonne de cossettes soulevée, il est à recommander éventuellement de transformer de la fagon sui- vante le travail de la tour en une extraction de particules flottantes. On applique au dessus du tamis à cossettes ou du distributeur, qui nécessite au dessus de lui une couche de cossettes au repos pour pouvoir y poser des couches uniformes, une couche de cossettes au repos d'environ 3 m. de hau- teur. Un ou plusieurs dispositifs de retournement pénètrent alors conformé- ment aux Figs. 12 et 13 à l'intérieur de la couche supérieure de cossettes et la désagrège. La couche désagrégée est saisie par des bras de remuage pour que le contenu de la tour entre en rotation à cet endroit.
Dans ce but, de simples bras de remuage ronds ou en forme de trapèzes, tels qu'ils sont connus dans les agitateurs de cossettes, suffisent parce que, dans le procé- dé de l'invention, le déplacement de la colonne de cossettes de bas en haut est assuré par l'énergie hydraulique des trempes de cossettes qui y sont pompées et par l'action de coin du distributeur de cossettes. En outre, des bras de¯ retenue intérieurs, pouvant consister également en profils simples, assurent un remuage des cossettes dans les couches horizontales.
L'avantage de ce nouveau procédé par rapport à tous les transporteurs à vis réside en ce que chaque vis transporteuse, comme on l'a déjà mentionné au début, offre sur son diamètre intérieur, au liquide d'extraction qui passe entre les sup- ports des spires de la vis, un parcours raccourci par rapport au diamètre extérieur de la vis. Pour un rapport par exemple de 1 à 3 entre le tube in- térieur et le tube extérieur de la tour, le parcours du liquide d'extraction à l'intérieur de la vis n'est que le tiers de celui parcouru à son diamètre extérieur.
Il en résulte que, suivant la loi de la moindre résistance, le liquide s'écoule dans le diamètre intérieur de la vis de fagon correspondan- te plus intense qu'à l'extérieur et occasionne nécessairement un déplacement en arrière des cossettes dans le tube intérieur, qui est la cause de grandes irrégularités dans l'uniformité de l'extraction. On évite cet inconvénient
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dans le nouveau dispositif du fait que les cossettes ne se déplacent les unes par rapport aux autres que suivant des surfaces horizontales.
En ce qui concerne les exemples de réalisation suivant les Figs.
16 à 19, on fera d'abord les observations préalables suivantes :
La construction la plus ancienne d'une tour d'extraction de Ro- bert,datant de l'époque de 1870, de même que la construction de la BMA, fonctionnent essentiellement suivant le même principe. Dans un tube inté- rieur rotatif, la trempe de cossettes chaude (mélange de cossettes et de jus) glisse vers le bas. Elles est alors poussée par des bras de remuage dans la tour d'extraction extérieure en forme d'anneau et s'élève jusqu'à ce que les cossettes soient déchargées au dessus.
Le liquide d'extraction traverse les cossettes à contre courant entre les tubes extérieur et intérieur, et est retiré au fond à travers un tamis Robert utilise des propulseurs décalés en forme de vis sans dispositifs de retenue, tandis que la BMA choisit des vis interrompues munies de dispositifs de retenue.
Les deux constructions réalisent de cette façon le transport' des cossettes. La surpression statique dans le tube intérieur ne permettrait pas un transport des cossettes en sens inverse du courant de jus sans ces dispositifs de remuage, parce que les cossettes bloqueraient la tour lors de leur passage du tube intérieur au tube extérieur.
Pour obtenir une extraction de haute qualité, deux règles de base doivent à présent être sévèrement suivies :
Le degré d'efficacité de la diffusion est proportionnel à la différence entre la concentration dans les cossettes et la concentration dans le jus d'extraction et dépend ensuite de la durée de la diffusion, etc..
Mais comme dans une tour des plans situés à la même hauteur doivent possé- der le même degré de concentration, une ascension plus rapide, par exemple d'un anneau de cossettes situé à l'extérieur, modifie la différence de con- centration et diminue en même temps la durée de la diffusion de la couche qui se déplace plus rapidement.
Un dispositif de transport à vis et moyens de retenue possède essentiellement les défauts de base suivants :
1 ) Chaque vis possède sur le tube intérieur une pente plus é- levée. Mais le meilleur degré d'efficacité du transport correspond à la pen- te 'la plus faible. Les angles de pente le long du tube intérieur de la vis font reculer davantage la matière qui se déplace en sens inverse par rapport à eux que ne le font les pentes extérieures plus plates. Cela signifie donc que chaque vis transporte plus rapidement à l'extérieur.
2 ) Si une vis effectue un transport en sens inverse d'un cou- rant de jus, c'est-à-dire suivant le principe à contre-courant, le liquide dans le tube intérieur a à parcourir un trajet plus court de haut en bas que le long de la périphérie extérieure. Si donc le rapport entre le tube intérieur et la périphérie extérieure de la vis est de 1 à 3, cela signifie que le parcours extérieur est trois fois plus long que le parcours intérieur.
Si même 10 pas de vis sont interrompus également dix fois, cela ne modifie pas grand chose au fait; le parcours du liquide entre les interruptions doit cependant suivre le parcours entre deux tôles de la vis et sa longueur entre deux interruptions demeure proportionnelle au rayon. Des tôles de vis perfo- rées se bouchent, affaiblissent la tcile de la vis et leur fabrication est très coûteuse. La face supérieure des tôles de la vis se recouvrent en ou- tre de cossettes qui s'accumulent le plus à cet endroit. On a par conséquent renoncé à leur emploi.
Il résulte du 1 et du 2 que : le liquide, qui recherche le parcours de moindre résistance, a tendance à suivre le parcours le long du tube intérieur. De ce fait, en pre- mier lieu, la chute de concentration est de nouveau dérangée, et les cosset- tes intérieures sont freinées davantage dans leur mouvement d'ascension que les cossettes se trouvant à la périphérie extérieure de la vis, à cause d'un
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effet d'entrainement plus intense du contre-courante La pression dynamique pour une vitesse relative de 1 cm/sec, est environ égale à 75% de la colonne de cossettes en mètres de colonne d'eau dans une trempé de cossèttes à 5%.
En d'autres termesil en résulte donc un dérangement de la chute de concen- tration. Les couches de cossettes extérieures sont soumises trop peu de temps, et les cossettes intérieures trop longtemps à la diffusion. Le liquidé a ten- dance à se déplacer de toutes les couches vers le tube intérieur et entrai ne avec lui des cossettes qui quittent par conséquent leur couche, et entrent dans un circuit fermé.
On ne peut éviter les inconvénients cités qu'au moyen d'une co- lonne de cossettes qui s'élève de façon continue et uniforme sur toute sa section.
Un autre facteur important de la diffusion est la destruction de la "couche limite", de cette mince couche de .liquide s'attachant aux cosset- tes par des effets d'adhésion. Celle-ci influence seulement les cellules à l'intérieur des cossettes. Si le dérangement est laminaire ou seulement par- tiellement turbulent, cette couche limite reste intacte. Ce n'est qu'en cas de turbulence complète que la couche se déplace à une vitesse égale à 0,4 fois la vitesse des pointes dans le canal de jus. Mais une vitesse relative de 1 cm/sec, ne suffit pas à atteindre la turbulence complète, et alors, la couche limite reste au repos et peut avoir une teneur en sucre de beaucoup supérieure à celle du courant de jus. Ce n'est qu'en cas de turbulence com- plète que s'effectue l'équilibre des concentrations.
Il est donc nécessaire d'atteindre cette vitesse minimum consi- dérée nécessaire à la turbulence complète. Dans une tour, on aboutit à ce résultat par la formation de tourbillons derrière les bras de remuage. Il se produit également un tourbillon derrière les dispositifs de retenue, mais comme les dispositifs de retenue sont fixes, ce n'est qu'en ces endroits qu'il se produit une turbulence, et elle n'agit que sur les cossettes qui longent précisément ces dispositifs de retenue sur leur parcours de bas en haut.
Mais la tour de Robert sans dispositifs de retenue fait de nou- veau tourner l'ensemble de la trempe de cossettes avec les bras de remuage, et d'après l'expérience, l'adhésion pure des trempes à la paroi extérieure verticale ne suffit pas à empêcher cette rotation.
Au moyen des mesures connues., une destruction de la couche limi- te sur les cossettes ne peut donc être obtenue. Bien plus, les bras de re- muage servent ici uniquement à assurer le transport des cossettes.
Dans une autre réalisation du but de l'invention, on évite les inconvénients,décrits,.par les dispositifs représentés sur les Figs. 16 à 19. Sur la Fig. 16, on désigne par 14 le tube intérieur et par 13 le tube extérieur de la tour. Les dispositifs de retenue 78 sont fixés au tube exté- rieur et les bras de remuage 80 au tube intérieur. Un bras de remuage de construction la plus simple est représenté en plan en 80 sur la Fig. 18 et en coupe transversale sur les Figs. 16 et 17. La paroi supérieure plane ou courbe des bras de remuage forme avec la paroi inférieure un tranchant 81 dirigé radialement vers le centre de la tour. Ces dispositifs de retenue, dont les corps de support sont formés par un tube 82, empêchent l'entraine- ment de la trempe de cossettes dans le mouvement tournant.
La face inférieu- re des bras de remuage se raccorde en arrière suivant une face 83 en partie surplombante, plane ou de courbure concave, à la paroi supérieure 84 qui se prolonge encore davantage en arrière. On produit ainsi derrière les bras de remuage un tourbillon accompagné d'un effet d'aspiration vers le haut. Les cossettes sont entraînées dans cette aspiration et tourbillonnent avec le jus dans le champ de tourbillon produit derrière les bras, comme on le re- présente schématiquement sur les Fige. 16, 17 et 19 On réalise de cette fa- çon la destruction de la couche limite sur les cossettes.
Mais comme à présent chaque bras balaie la section entière des cossettes, la section entière de la tour est également libérée de la couche
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limite de sorte que la différence de concentration complète est disponi- ble pour la diffusion.
Si, dans cette construction, il se forme encore des tourbillons derrière les dispositifs de retenue 78, cela ne fait pas de tort. Mais cette formation de tourbillons à elle-seule n'atteindrait qu'un faible pourcenta- ge des cossettes.
Les bras de remuage peuvent n'être disposés que d'un côté, pour ne pas abimer inutilement les cossettes. Mais en hauteur, on les décale de préférence les uns par rapport aux autres, pour maintenir uniforme l'effort exercé sur le tube central.
En outre, ils écartent dans leur ensemble l'application de la pression des cossettes due au mouvement du jus de haut en bas, sur les cou- ches inférieures, parce que chaque bras soulève et supporte sur sa paroi supérieure les cossettes disposées au dessus de lui.
Sur les Figs. 16-18, on représente en outre encore une forme mo- difiée du distributeur de cossettes 15 dans laquelle en particulier sa pièce de tête est construite de façon particulièrement avantageuse. Cette pièce de tête ne peut.avoir la forme d'une ligne radiale, parce que dans ce cas le distributeur atteindrait pratiquement la grandeur d'un quadrant. Mais dans ce cas, il ne peut plus supporter la charge due à la colonne de cosset- tes à cause de sa petite hauteur. L'arête antérieure du plan du coin incli- née par rapport au rayon, occasionne en effet un déplacement lent mais con- tinu des cossettes de l'intérieur vers l'extérieur. En même temps, la co- lonne extérieure de cossettes augmente plus rapidement que l'intérieure. Cet inconvénient est écarté dans le distributeur représenté en plan sur la Fig.
18 (en dessous) et en élévation sur les Figs. 16 et 17, et désigné dans son ensemble par 15. Sa face antérieure consiste en plans de même pente (environ 25 ) limités par des cercles dont les arêtes avant pénètrent radialement dans les cossettes au moyen de sabots de balayage articulés 64. En 85 sur la Fig.
18, ces surfaces se raccordent au plan de répartition. Les rayons des limi- tes de ces plans sont choisis de telle sorte que les différences par exemple entre rl et r2 par rapport à la différence entre r2 et r3 soient dans le mê- me rapport que les distances moyennes entre les surfaces d'ascension et l'axe de la tour. Il est ainsi possible de pouvoir suivre de fagon continue la gra- dation vue dans le sens du rayon.
Chaque face de coin est limitée à l'extérieur par des nervures, 86, qui se poursuivent sur la totalité du distributeur suivant le même rayon.
Ce distributeur offre les avantages suivants :
1 ) un déplacement des cossettes vers l'extérieur est entièrement supprimé;
2 ) les caissettes fermées disposées obliquement les unes par rapport aux autres, fermées entre les faces d'ascension et leur soubassement, Fig. 16 donnent au distributeur une grande résistance à la torsion;
3 ) la surface du distributeur est plus petite que celle des constructions antérieures si on tient compte de toutes les conditions à rem- plir;
4 ) les cossettes d'un plan ascendant intérieur soulevées cha- que fois sur le plan du coin 'désagrègent déjà les cossettes correspondant au plan d'ascension extérieur voisin parce que la pente intérieure est en avance sur celles qui suivent.
Un petit couple de rotation fournit donc un travail qui correspondrait autrement à un bras de levier plus important. ll en résulte une consommation d'énergie moindre.
Il est recommandable d'utiliser également la pièce de tète dé- crite ci-dessus du distributeur de cossettes sous une forme analogue pour le bras de remuage. Un bras de remuage de ce genre offre l'avantage de ne déplacer aucune cossette en direction radiale; il est représenté en perspec- tive sur la Fig. 19 et en plan en 87 sur la Fig. 18. Les nervures de guidage
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circulaires entre chaque groupe de deux gradins ne sont cependant pas repré- sentées sur la Fig. 19.
La face inférieure de ce bras de remuage est lisse' et s'élève à l'extrémité arrière sous un angle de 15 à 30 . A cet endroit, se forme le champ de tourbillonnement qui détruit la couche limite sur les cossettes. -
En outre, la trempe est désintégrée derrière chaque gradin ascen- dant jusqu'au début de celui qui le suit vers l'extérieur. Par suite de leur feûtrage, les cossettes forment un pont entre les gradins supérieur et infé- rieur. Mais comme cet espace ne peut pas être exempt de jus, le jus passe à travers ces cossettes. Il se produit donc une vitesse relative additionnelle par désagrégation de la trempe.
Mais à l'endroit où, sur le gradin intérieur, la face du coin se raccorde au plan supérieur du bras de remuage, débute au dessus de la face de coin voisine à l'extérieur, une compression de la trempe jusqu'à ce que la face extérieure du coin se raccorde également au plan de remuage.. -
Il en résulte de nouveau un mouvement relatif entre le jus et les cossettes.
Tous les mouvements relatifs ne se produisent en pratique que de fagon élastique de haut en bas. Derrière le bras de remuage, la masse des ' cossettes déplacées se retrouve au même niveau, bien qu'elle ait été retour- née.
Toutes les cossettes se déplaçant dans la tour sont saisies une fois par chaque bras et leur couche limite est ainsi renouvelée, parce que ces bras de remuage sont à même de produire des champs de tourbillon, alors que dans les tours d'extraction connues, cela ne se produit que sur les dis- positifs de retenue, qui ne peuvent cependant influencer que les cossettes qui se déplacent précisément à côté d'eux, parce qu'ils sont fixes.
Le tube intérieur 14 peut être commandé indépendemment du distri- buteur de cossettes parce que les bras de remuage doivent avoir dans les cossettes une vitesse qui assure une turbulence complète jusqu'à l'intérieur de la couche limite.
La capacité de la tour augmente jusqu'à ce nombre de tours. Un nombre de tours plus élevé ne donne aucune amélioration de rendement. Le nom- bre de tours optimum dépend de la température de la densité du jus et de la forme des cossettes, et doit être évalué par voie empirique.
Pour arriver à satisfaire à ces différentes conditions de marche, il est nécessaire de commander le distributeur de cossettes aussi bien que le tube intérieur par des moyens à vitesse réglable. Pour éviter que la masse de cossettes dans la tour ne prenne un mouvement de rotation dans le sens du distributeur de cossettes, ce qui annulerait ce roie, il peut être avan- tageux dans certains cas de commander le tube intérieur muni des bras de re- muage en sens inverse du sens de rotation du distributeur de cossettes. Dans ce cas,les bras de remuage devraient cependant être disposés symétriquement par rapport à la position représentée sur le dessin.
Dans 1 $ exemple suivant les Figures 16-19, les arêtes antérieures des bras de remuage consistent en couteaux fonctionnant comme des coins dont les faces supérieures, planes ou recourbées forment avec les faces inférieu- res, horizontales, un angle aigu inférieur à l'angle de glissement des cos- settes trempées à la température correspondante du jus. L'espace entouré par les bras de remuage en forme de coins, est fermé en arrière par des surfaces 83 fortement inclinées, planes ou concaves, et porte une paroi porteuse su- périeure en forme de toit disposée environ horizontalement pour les cossettes qui se trouvent au dessus, qui prolonge les arêtes supérieures des bras en forme de coin.
La paroi prolongée ne peut cependant pas être utilisée ici à ex- primer le jus des masses de cossettes qui reposent sur elle parce que le jus ne trouve à cet endroit aucun débouché pour s'écouler.
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Pour supprimer cet inconvénient, dans une autre forme de réali- sation de l'invention, on propose de remplacer la paroi supérieure en :forme-- de toit du bras de remuage par des barreaux des section quelconque 90 recoùr- bés concentriquement à l'axe de la toùr, et espacés les uns des autres (Figs.
20-26). Pour augmenter leur résistance à la flexion, ces barreaux peuvent a- voir une section en forme de T et la face supérieure des barreaux est de pré- férence bombée et se raccorde aux faces latérales par des arêtes arrondies.
Cette construction conforme à l'invention de la partie arrière des bras de remuage repose sur la constatation que les cossettes représentent une masse feûtrée qui glisse sur les barreaux espacés comme sur un plan tour- nant. La masse de cossettes ne peut par conséquent pas tomber à travers l'es- pace compris entre les barreaux. Comme il règne sur la masse des cossettes la pression de la colonne de cossettes située au dessus, les masses de cosset- tes soumises à cette pression sont pressées de manière que le jus s'écoule des cellules des particules de cossettes vers le bas à travers les espaces intermédiaires de la grille.
L'effet désiré par l'invention ne peut apparaitre que dans une mesure limitée si, au lieu de la grille, on utilise une plaque de tamis car dans ce cas les fines particules de cossettes boucheraient plus ou moins le tamis.
Un autre avantage de ces bras de remuage améliorés consiste en ce que la couche de cossettes qui glisse sur les barreaux de grille quand on fait tourner les bras de remuage, nettoie continuellement la grille, ce qui ne peut être obtenu avec un tamis.
Les bras de remuage tournants peuvent éventuellement, en parti- culier dans des tours de grand diamètre, entraîner la masse de cossettes en un mouvement de rotation, de sorte que les cossettes se déplacent vers l'ex- térieur. De ce fait, la vitesse relative entre la masse de cossettes et les bras de remuage diminuerait, il se produirait un déplacement de la couche de cossettes et le rendement total de la tour diminuerait.
Pour corriger ce défaut, suivant une nouvelle construction de l'objet de l'invention,on dispose chaque fois au dessus des bras de remuage entre le tube intérieur et la paroi extérieure une ou plusieurs bagues con- centriques reliées entre elles et à la paroi extérieure par des parois dis- posées radialement, verticales ou à peu près verticales. Il est avantageux de disposer les parois verticales décalées dans le sens du mouvement de rota- tion quand on regarde dans la direction du tube intérieur.
Par cette disposition, on aboutit à ce que la couche de cossettes qui se trouve immédiatement au dessus des bras de remuage soit guidée à tra- vers les cellules ainsi formées de manière à empêcher son mouvement en sens horizontal.
Par les bras de remuage et éventuellement pour les parois radia- les correspondantes munies de bagues concentriques, la tour est divisée en hauteur en sections individuelles. Dans les espaces intermédiaires libres, les cellules antérieurement privées de leur jus des particules de cossettes ascendantes absorbent de nouveau par capillarité des jus de diffusion plus dilués qui sont ensuite de nouveau exprimés par le système des bras de re- muage se trouvant au dessus et qui sont remplacés de fagon correspondante par des jus encore plus dilués jusqu'à ce qu'elles se chargent d'eau pure à l'extrémité supérieure de la tour de diffusion. En dessous de l'éjecteur des masses de cossettes extraites se trouve le dernier bras de remuage muni des cellules correspondantes formées par les parois concentriques et radiales.
Ceci étant exposé, les remarques suivantes seront faites indivi- duellement en ce qui concerne les Figs. 20-27.
Sur la Fig. 20, 13 représente la face extérieure de la tour de diffusion, 14 est le tube intérieur rotatif concentrique à l'enveloppe de la tour 13. Au tube intérieur sont fixés des bras de remuage 88 tournant a- vec lui, dont la partie antérieure, comme on l'a déjà décrit, est subdivisée,
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construite en forme de cercle et fermée par une paroi dorsale 89. Sur le bras de remuage 88 ou respectivement sur la paroi dorsale 89 sont alors disposés des barreaux espacés 90 recourbés concentriquement à l'axe de la tour.
Les barreaux peuvent avoir une section quelconque, par exemple ronde, ovale, en forme de goutte, triangulaire ou en forme de T, comme on le re- présente sur les Figs. 21-24. La face supérieure des barreaux 90 est con- struite avantageusement légèrement bombée et se raccorde aux faces latéra- les par des arêtes arrondies. On évite ainsi d'abîmer les particules des cossettes.
Les cossettes se déposent sur-les barreaux 90 parce qu'elles for- ment une masse feutrée, sans tomber à travers les espaces intermédiaires.
La pression exercée sur la masse de cossettes presse le jus existant dans les cellules des cossettes, qui s'écoule vers le bas par les espaces inter- médiaires entre les barreaux 90.
Des essais ont montré que le jus brut ainsi produit possède une densité qui correspond à peu près à la densité du jus des cellules. La per- te en sucre dans la masse extraite sortant de la tour est en outre tellement faible qu'elle se réduit à 50% des valeurs'obtenues jusqu'à présent.
Sur la Fig. 25, on montre qu'au dessus des bras de remuage dé- crits 88, 89, 90, entre le tube intérieur 14 et la paroi extérieure 13,--Sont prévues des parois en tôle approximativement radiales 91 ou bien des barreaux espacés, qui en regardant vers le tube intérieur sont décalés dans le sens de rotation des bras de remuage. Ces parois ou barreaux 91 sont reliés de façon rigide à la paroi extérieure 13 et sont fixés à une bague 92 disposée autour du tube intérieur. Dans l'espace intermédiaire entre le tube inté- rieur et la paroi extérieure 13 sont disposées, suivant la grandeur de la tour, une ou plusieurs bagues concentriques 93 dans le champ des parois ou des barreaux 91, auxquels elles sont reliées.
Par ce dispositif, la masse de cossettes ne peut exécuter aucun mouvement de rotation suscité par exemple par les bras de remuage tournants, et elle ne peut non plus se déplacer en direction de la paroi extérieure parce que les pièces fixes intérieures 91 et 93 forment des cellules limitées de tous les côtés pour le passage de la masse de cossettes.
Comme le montre la Fig. 25, les bras de remuage 88, 89, 90 et les pièces intérieures qui sont fixées à chaque système de remuage sont dis- posés au dessus les uns des autres à de grandes distances dans la tour. Les pièces intérieures supérieures se trouvent alors directement en dessous de l'évacuateur de cossettes à trois bras 94, dont les bras sont bombés en sens inverse du sens de rotation et sont munis d'une lame creuse analogue à un couteau. Grâce à cette disposition on réalise le degré élevé décrit d'extrac- tion des cossettes.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de sésaccharification continu de cossettes de bette- raves ou d'autres matières premières contenant des sucres par diffusion au moyen d'eau d'extraction guidée à contre-courant par rapport à la masse à extraire, caractérisé en ce que la matière à extraire est guidée en sens in- verse de l'eau d'extraction en couches ascendantes parallèles et en ce que chaque nouvelle couche de aossettes nouvelement introduite est pompée, en dessous de la colonne de cossettes disposée au dessus, sous une pression tel- le qu'il se forme des plans de cossettes superposés correspondant à des chu- tes de concentration égales ou à peu près égales.
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METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS DEACCHARIFICATION OF COSSETTES OF
BEET OR SIMILAR.
The invention relates to a method and corresponding device for the continuous deaccharification of sugar beet chips or other raw materials containing sugar in diffusion towers in which the sugar extraction water is moved. against the flow of the leachate.
It is known that the extraction, that is to say the de-accharification of beet chips, constitutes a problem with which the industry has been concerned for many years, because the solution of this problem makes the manufacture sugar independent of numerous operating irregularities, linked to the old battery process. Scalding and leaching devices capable of solving this problem with varying degrees of success are already known.
Single and double transport devices below known leaching towers generally use internal stirring devices in the form of screws or the like which transport the scalded chips, for example according to the principle of counter-currents between the extraction waters. and the current of cossettes. The disadvantage of this system is in particular that they do not transport intact cossette layers through the towers because, as is known, any material conveyor screw carries out the transport at different speeds depending on the size. distance from the screw axis. The same observation applies to the known tower systems in which the cossettes are pumped into the tower by means of a cone.
In this case, the central layers of cossettes move faster than those along the walls. But these different cossette speeds result in a different degree of extraction of the individual cossettes. And since the quantity of extraction water must be determined from the layer of cossettes which moves the fastest, to avoid abnormal sugar losses, the quantities of water leaving are
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greater than what would be the case in a diffusion apparatus in which layers of intact cossettes are extracted according to the pure principle of countercurrent with respect to the extraction water.
A procedure corresponding to these conditions and the corresponding installation constitute the object of the invention.
The novelty of the process consists first of all in that the leachate material is guided in the opposite direction from the extraction water through a member preferably mounted in a rotary manner, moving inside the chamber. diffusion tower, at a pressure which is greater than the static pressure prevailing at the inlet, produced by the layer of cossettes arranged above but less than the pressure which would be necessary to pierce the felted layer of cossettes located above.
In order to obtain as complete a deaccharification as possible of the cossettes, in accordance with the present invention, a scalding operation is inserted in front of the diffusion operation characterized above, during which the fresh cossettes are treated with water. hot raw juice so as to obtain, at the end of the scalding operation, a 35 to 40% quench (mixture of cossette juice). With regard to the heating operation, the following should also be mentioned:
For complete deaccharification of the beet chips, it is known that as far as possible deaccharification of the chips already in the scalding operation, that is to say therefore in the scalding trough, is necessary.
It is, in fact, first of all a thorough deaccharification of the beet chips in the scalding trough which makes it possible to operate in the diffusion tower with a large difference in concentration between the water and the beets, which results in diffusion and osmosis to be more efficient. This method of deaccharification is only achieved perfectly when the chips are already extracted in the heating trough according to a counter-current principle.
But to bring the cossets from a processing temperature of about 10 to the temperature at which plasmolysis is certain to occur, which is the case at 70-80 C, without using for this reason temperatures scalding water for which some of the chips are already cooked, a scalding trough must be used which allows 600-800% of water to pass perpendicular to the direction of transport of the chips without Very finely cut filamentous chips cannot block the screen necessary for separation.
In this case, the process according to the invention is preferably carried out by causing the juice which leaves the diffusion tower to pass through a back pressure compensator and then to be introduced into a trough. scalding provided with several deaccharification zones in the first of which it discharges the denser juice which is there, partly serves again as a means of transporting the mass of chips to the tower and partly drains, following the flow of raw juice produced each time, through a suction tube, a circulation pump and a heater in the second zone, average of the scalding trough; from there it passes through the pods perpendicular to the axis of the trough to then return again to the vacuum cleaner and to the rotary pump.
In this way, the husks are heated until plasmolysis and give the juice a significant part of their sugar.
Other features of the process according to the invention and of the apparatus which relates to it are described with reference to exemplary embodiments, which the drawings represent as follows:
Fig.1 shows the scalding trough in longitudinal section; Fig.2, the corresponding section; FIG. 3 is a perspective view of the scalding trough and its connection to the diffusion tower, shown schematically in longitudinal section;
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Fig.4 is a longitudinal section of the diffusion tower according to Fig. 3, showing however more detailed peculiarities .; - Fig '5 is a section through the diffusion tower on line 1-1 of Figure 4; Fig. 6 is a section taken along line 2-2 of Fig. 4;
Fig. 7 is a section taken along line 3-3 of Fig. 4; Fig. 8 is a schematic section through the cossette dispenser of the diffusion tower; Fig. 9 is a perspective view of the cossette distributor and adjoining parts of the diffusion tower; Fig. 10 is a section through a dispenser according to another embodiment; Fig. It is an electrically controlled membrane box for the distributor according to Fig. 10 sectional view; Fig. 12 is a device for transporting cossettes inside the diffusion tower, in longitudinal section; Fig. 13 is a section taken along line a-b of FIG. 12; Fig. 14 is a device for sprinkling the top layer, of cossettes, shown in perspective;
Fig. 15 is a detail of Fig. 4, in elevation and in section; FIG. 16 is another embodiment of a broadcasting tower in schematic longitudinal section;
Fig. 17 is a longitudinal section corresponding to FIG.
16 but for another position of the rotating part; Fig. 18 is a plan view of FIG. 16; Fig.19 shows an agitation wing, in perspective; Fig. 20 another embodiment of a stirring wing, also in perspective; Figs. 21-24 show different shapes of section of grid bars in cross-section along the direction of the line A-B of Fig.
20; Fig. 25 is a cross section through a broadcast tower, provided with the interior parts shown in Figures 20-24; Fig. 26 is a plan view of Fig. 25, and FIG. 27 is a section taken along line C-D in FIG. 25.
The scalding trough shown in Figures 1 and 3 (left half) consists of a casing 1 having approximately the shape of a drum, in which is mounted a rotating shaft 2 controlled from the outside, the two ends. mites of this tree carry stirring arms 3 and 4, while the intermediate part is provided with a screw conveyor 5. The trough is therefore divided by these interior parts into three zones, comprising compartments 6, 7 and 8 (Fig. 1).
The finely cut beet chips drop in 9 into a trough and are entrained by hot juice at about 90 introduced through the tube 10, through the line 11 into the space 6 of the scalding trough. At this point, they are transformed by the stirring arms 3 into a hardening of cossettes uniform at about 35%. This hardening of cossettes is captured by the transport screw in zone 7 and crosses this zone.
In zone 8, the cossette quenching is seized by the stirring arms 4 and passes from this location, by means of a cossette pump 12, into the extraction tower designated as a whole by U, the casing of which
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outer is formed by a cylinder 13. A rotating central tube 14 controls a cossette dispenser 15 still to be described and the cossette ejector 16. The cylindrical outer part of the tower is closed below by a coin. conical lower 17 (Fig. 4). At the boundary surface between cylinder 1 and cone 16 there is a slotted sieve 18. A second sieve 18a limits the upper level of the cossettes in the tower so that they, in the exhausted state, float in the tower. water, cannot rise higher because of their specific weight.
The ejector 16, shown in plan in FIG. 5, each time cuts a corresponding layer from the riser of cossettes and ejects it through opening 19 into a cossette conveyor 20 which raises it again above the level of the water in the tower and rejects it in 21.
The mode of operation of the cossette dispenser 15 is as follows: as a result of the rotation of the inner tube 14, the dispenser slides slowly while rotating above the screen 18. The front part of the dispenser, the section of which is constructed at the bottom. like an airplane bearing surface (see particularly Figs. 8 and 9), has steel springs 22 carrying scrapers 23 made for example of beech wood, which on the one hand lift the cossettes-juice mixture , said quenching of cossettes resting on top and on the other hand clean the slotted sieve 18. The quenching of cossettes slides by being mechanically lifted above the distributor 15 and: would fall again on the sieve 18 in case of stop pod pump 12.
This is prevented by the cossette quench pumped into the distributor 15 through line 24. The pressure of the cossette pump is regulated by adjusting the number of turns or by a pressure regulator so that the quench pressure of cossettes in the dispenser 15 is somewhat higher than the static pressure of the column of cossettes which could fall back onto the screen behind the dispenser. As a result of the rotation of the cossette dispenser 15 and the continuous pumping of new amounts of cossette quench, each time a uniform layer of cossettes is deposited on the screen below the existing layer in the tower. This phenomenon is therefore carried out mechanically and hydraulically.
As the column of cossettes at rest in the tower consists of a felted mass of beet pods, the static overpressure of the cossette pump in the dispenser does not reach any critical value. The quenching of chips in the tower can contain an estimate of 55 Kgrs of beets per hectolitre. The quench pumped into the distributor has a corresponding content of 35%.
The remaining water comes out of the tower with the juice extracted through the screen 18 from where they pass through the line 25 into the back pressure compensator 26 which lets them flow through the overflow 27 into the line 28.
The back pressure is regulated by the height of the overflow which can be changed by a threaded rod 29 by means of a handwheel 30.
The extraction of sugar from the oldest layer of cossettes ....
(upper) is carried out by introducing condensate through line 31 supplied with distributor 32. The space above the screen 18a in the tower is heated by means of waste vapors of little value, called "fumes".
Deaeration is carried out via line 33 (Fig. 4). This prevents any formation of foam in the tower. The introduction of the pulp-deprived pressing water takes place via line 34 and distributor 35. The latter is shown in plan in FIG. 6 and consists of tubes 36 having the form of current lines, and presenting to the column of cossettes which moves against them a resistance as low as possible. Underneath the distributor 35 is a stirring arm 37 which breaks up the felted layer of cossettes to facilitate passage of the layer of cossettes through the pressurized water distributor 35 and on the other hand to obtain a intimate mixing between pressurized water, the sweetened condensate introduced and the cossettes.
The rear portion of the distributor 15 guiding the quenching of cossettes has a wall 38 having approximately the shape of a quarter-circle (see in particular Fig. 9) which brings the quench tangentially to the outer wall.
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of the tower. In addition, the distributor carries at the lower part a partition 39 which, during distribution, separates the space for introducing the quench 40 from the sieve 18. The shape of this partition makes it possible to balance irregularities. possibly occurring on the repressed cossette layer. In order to ascertain the existence of this phenomenon, one adds for example to the end of the scalding trough some scallops between the white beet cossettes.
If the dividing sheet is correctly fitted, these carrot chips must form a closed layer above the tower. In fact, the shorter the separating plate introducing the quench into the distributor, the more the quench loses water through the sieve 18 before leaving the distributor, the more it becomes concentrated and the more this ring of cossettes in question rises. quickly into the tower.
The juice exiting the tower passes through the sieve 18 at the same time as the juice from soaking the pumped-in cossettes and passes into the conical lower part of the tower. This is subdivided into zones by concentric ring-shaped sheets, the slope of which towards the juice extraction tube 25 can be adjusted from the outside, which also allows the total extraction to be adjusted. cossettes in the tower (not shown in the drawing). The filling of the tower does not represent a mass of dry cossettes but a floating mixture of water and cossettes in the extraction juice. Cossettes containing sugar are only a little denser than water and severely depleted cossettes are a little lighter than water.
A sieve 18a prevents them from exceeding it in height. The equalizer 26 regulates the departure of the juice by adjusting the back pressure. The extracted juice arrives through the discharge tube 28 at the rear end 8 (Fig. 1) of the warming trough, where it displaces the juice richer in sugar from the scalding trough of the. quench of cossettes and return again partly in the tower with the soak of cossettes. The excess juice extracted during this time enters the juice outlet tube 41 of the scalding trough.
This juice outlet tube runs the entire length of the scalding trough. Its interior hollow space extends to a separating wall 42 (Fig. 3) which subdivides the tube into two compartments 43 and 44. Compartment 44 collects the raw juice going to manufacture from the quenching of the compartment. 6 consisting of freshly cut chips, while the compartment 43 receives all of the circulation juice from the trough, which crosses the scalding trough transversely in quantity. about 600 to 800% of the cossettes. The circulating juice passes from compartment 43 through tube 45 to rotary pump 46 which delivers it through heater 46a again partly through line 47 in the quenching of cossettes at a temperature which produces plasmolysis of the cossettes without however cook them.
A portion of the circulating juice is meanwhile forced by the circulating pump through a second heater 46b via line 10, and serves to suspend the freshly cut chips.
This juice can have temperatures above 90 C because it cools immediately on contact with the cold cossettes and enters the production at about 45 C. The starting line of the juice 41 runs at moderate speed in the mash of cossettes and is constantly cleaned. by scrapers 48.
These are gently pressed against the slotted sieve tube 41 by weights 49, springs or the like which are applied to it and which free it from the cossettes which adhere to it In compartment 7 (Fig 1), the trough of - heating carries retaining rods 50 which are intended to prevent the cossettes from rotating in the field of the screw If these rods in cooperation with the pressure exerted on the suction tube 41 by the stream of juice, are not sufficient , the desired goal is achieved by means of known retaining pieces which then penetrate into the screw which, in this case, is interrupted.
But possibly, one could also operate by means of fixed screw bodies in which the tube 51 rotates, especially since the quenching of the cossettes could pass through the cossette pump under the action of the prevailing circulation pressure. in pipe 11 following the turns of the screw. The installation can be controlled as a function of the density of the juice extracted in line 28, of the current consumption
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control of the scald trough serving as a measure of the quench density, as a function of the number of turns of the control of the cossette distributor and by the number of turns of the cossette pump 12.
There is also the possibility of eliminating the control 52 of the cossette distributor 15 provided that the back pressure of the quenching of cossettes behind the distributor acting on the column of cristante cossettes gives rise to a high torque. The resistance of its anterior face, on the other hand, is very low because the scrapers 23 sliding against the screen 18 can easily detach the almost floating cossettes.
The contents of the tower can be emptied easily by the valve 53 after extraction of the sugar content, by placing the cossette distributor 15 above this opening so that it does not enter the cossettes out of the tower. like an ejector with a water connection, in a basin or in a cossette pump.
It is also possible to introduce the cossettes through the inner tube 14 of the tower, avoiding a jam box for the connection line 24 if the cossette pump is controlled by a float valve, not shown, arranged in the tube. central, and if we know the necessary overpressure of the column of cossettes in the means tube 14 proper to ensure sufficient filling of the distributor of cossettes. In addition, the cossette pump can also be omitted, provided that the scalding trough is mounted high enough. Finally, we could possibly also do without a special scalding trough.
As the diffusion towers according to the invention can be built to any desired size by virtue of their independence from the stirring arms of the screw, one could in particular introduce the scalding trough vertically into a sufficiently large interior pipe. , which could be constructed in a fixed manner including the shell of the scalding trough. In this case, only the shaft of the scalding trough rotates and at the same time transmits the command to the distributor. In this case, the cossette evacuator and the juice outlet pipe receive a special order.
In order to obtain as far as possible extraction of the cossettes from the scalding trough, instead of the scalding trough described above, it is also advantageously possible to use a scalding trough in which the suction tube is not consists more of a drum arranged parallel to the shaft of the screw, along the entire length of the trough. In particular, instead of this single tube, it is possible to use also short sieve tubes arranged perpendicularly to the direction of the axis of the screw and above the latter. Each of these tubes is then provided with scrapers, as described. They are controlled simultaneously via a common shaft. In this construction, a scalding trough is obtained, the cross section of which is approximately U-shaped.
The liquid sucked from the individual portions of the suction tubes is pumped by means of simple, low pressure tubular pumps, jointly controlled by a shaft which passes through them, forming transverse and countercurrent currents with respect to the flow. stream of cossettes from the bottom of the scalding trough to the adjacent section of suction tube behind.
To prevent the cossette dispenser described above, particularly with reference to Figs. 4, 8 and 9, is not insufficiently filled as a result of improper adjustment of the cossette pump, for example at too low a pressure, and thus produces irregular cossette layers, it is still preferably provided at its outlet opening, a valve 54 (Fig. 10) which remains closed under the action of the pressure of the column of cossettes in the tower, until the pressure of the pump inside the distributor is high enough to be able to open the valve. In this case, in the event of an insufficient flow of cossettes, layers of cossettes which are thinner but which are perfectly uniform are placed on the sieve 18.
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By means of a lever rod 55 connected to the valve and guided. towards the outside, the position of the valve can be recognized from the outside of the tower, and further modified at will to thereby obtain thinner or thicker layers of cossettes. Finally, it is also possible to damp any vibrations of the valve which may possibly occur by means of suitable buffers, etc. and to control the cossette pump. -
For the remote automatic adjustment of the cossette pump it is also possible - as shown in Fig. 10 at 56 - screw on the distributor an electrically controlled membrane boot, the details of which are shown in FIG. 11.
The membrane box consists of a casing 57, screwed for example by means of a screw thread on the upper bearing face of the distributor. It comprises two rubber membranes 58 and 59, rigidly connected to one another. The connecting rod 60 carries a metal contact disc 61 connected to ground. If the pipe of the tower indicates that it is advantageous to choose a pressure of the pump, for example 10% higher than the pressure of the column of cossettes at this place to obtain a determined production, the surface of the lower membrane 58 a magnitude of 10% less than the area 58 of the upper membrane.
It then sets a corresponding equilibrium without producing any impulse in the valve, because the smaller lower diaphragm exerts, as a result of the higher pressure, exactly the same thrust as the larger upper diaphragm under pressure. weaker. The contacts 62 and 63 actuate by a relay control of an electric or hydraulic motor, the closing or opening of the register of the cossette pump 'and thus produces the desired correction of the pump pressure.
In the exemplary embodiment according to Figs. 1 to 9, the pods are lifted from the sieve 18 by means of spring-loaded sliding shoes 23, thereby preventing gaping scrapers from each time grinding the intermediate layer of pods into a pulp. Instead of these spring scrapers, in the embodiment according to Figure 10, sliding shoes 64 are used which are crimped laterally in the manner of hinges and automatically pushed against the screen by the wedge action, and a distribution of the sliding shoes over the width of the distributor allows relative movements of the individual parts with respect to each other. This distribution is already advantageous because each screen loses its flatness by the action of pressure and heat.
The slip shoes clean the screen and guide the cossettes as thin layers on the top bearing surface of the dispenser. Any entrained pulp particles may enter the screen through openings 65 in the arms of the shoes.
The cossettes are raised in the tower above the distributor in relative positions unchanged with respect to each other. It is therefore inherently difficult to introduce into a layer of cossettes of this kind a water tube which rotates in the cossettes and distributes the water.
It is therefore necessary to provide for the weathering of the felting in a certain place.
However, this disintegration and this turning over of the cossettes is preferably carried out in several places in their path because in this way the position of the cossettes is modified with respect to each other and new surfaces which were previously re-released for extraction are freed up. covered. This problem, which is not in itself simple, is solved by means of the turning devices shown in Figures 12 and 13.
These consist of thick-walled tubes 66 attached externally to the central tube 14 of the diffusion tower. On these tubes are welded round irons 67a-d which penetrate in the direction of rotation through their head end 68 in the ascending cossettes. The plates 69 rigidly connected to the round irons and sharpened on their lower edge, cut the layer of cossettes and disintegrate it, so that the agglomerations of cossettes disintegrate below along the sharpened plates and slide downwards. high along the back of the round irons 67 above the support tube 66.
After leaving the round iron stirrup 67/69, they slide
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in the space 70 poor in cossettes where they are deposited again in the slight swirl of the juice on the cossettes which are below, presenting new contact surfaces.
In the event that the work of the tower has to be interrupted for a period of time, restarting the central tube would require a noticeable consumption of motive power, because the cossettes tend to jam all the moving parts. To prevent this phenomenon, all the stirring arms, as shown in Fig. 12, are provided with a connection 71 to a pressurized water pipe, which can be supplied with pressurized water or return water so that the liquid can enter through the orifices 72 into the chambers formed by the stirrups 67/69 and the retaining tube 66, and that its hydraulic action moves the cossettes of the arms at this point; you can then run the tower freely.
At the places where the return water is added, it continuously enters the carrier tube 66 of the turning device from where it is distributed in the chambers in the same way as that which has just been described. But as the layers of cossettes furthest from the central tube require the most water owing to the larger diameter of the surface of the circle which is swept therein, in this case, the orifices 72 are given diameters such that each chamber receives a quantity of water proportional to its distance from the axis of rotation.
The stirrups 67 with their separating plates 69, seen in plan, are curved inwards following the circular path of their path, which is not shown in the drawing. They are therefore arranged concentrically with respect to the axis of the tower.
On this occasion, it will also be noted that the watering of the upper layer of cossettes must be carried out particularly conscientiously. Sprinkling with nozzles would be entirely disadvantageous because any excess in one place would cause a deficit on another surface. There would thus be variations in extraction and consequently losses. In accordance with the present invention, therefore, the following watering mode is used which guarantees the best uniformity for a very simple construction. The water is distributed in a box 73 (Fig. 14 & 15) having in section along a plane perpendicular to the axis of the tower, the shape of a sector of a segment of a circle, the supposed point of which would be on the axis of the topr.
The bottom of this box consists of a screen 74 provided with evenly distributed holes. The case is fixed radially to the central tube of the tower and rotates with it. If now this closed box is supplied with the necessary quantity of water, the sieve should deliver it uniformly over each shelf to the layer of cosmetics. To prevent water from moving radially on the underside of the screen, drip plates 75 are attached to it at small distances.
The water introduced flows through a fixed tube 76 arranged on the cover 13 of the tower in the rotary channel 77 which brings it into the body 73. The latter is closed above. Instead of the body 73, one could also use a tube connected radially to the central tube 14, closed on both sides but cut on its underside in a manner corresponding to the sector of the screen.
This opening is closed by a sieve. Instead of drip sheets 75, it suffices in this case to wind around the tube a spiral wire, the coils of which prevent the displacement of the water drops.
Osmosis and the phenomena of diffusion in the cossettes take place, as we know, after plasmolysis of the cossettes, which appears at temperatures above 65. Plasma vessels break away from their cell walls. The cells of the cossettes then look like small bags of juice which contain the juice of the cells. Coarse mechanical forces of usual magnitudes only influence these cells to a certain extent, because the pressurized diffusion, which works by consuming large amounts of energy, only achieves extractions of about 3% of the sugar. waste cassettes.
But if we manage to make these cossette cells oscillate so that they enter into vibration corresponding as best as possible to their own oscillations, the phenomenon of diffusion is undoubtedly accelerated and the efficiency of the tower is also increased. But as, in every extractor, it occurs by re-
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bending or simultaneous vibration of iron pieces of super-position waves, it is necessary to empirically seek for each installation the most efficient frequency and to determine the number of oscillations, for example by means of a tuning fork.
The simplest possibility of transmitting excessively strong oscillations to large quantities of liquids, at an easily adjustable frequency, consists of a device called a steam bubbler. By varying the vapor pressure, the size of the ejectors and the temperature of the excitation water, we are able to maintain desired frequencies by manual or automatic adjustment. The oscillation generator (s) can in this case be placed on the outer wall of the tower, on the inner tube, on the stirring arm or retaining devices and also below the outlet screen of the tower. raw juice.
In the drawings, such a vapor bubbling exciter disposed on the outer wall of the tower is shown in FIG. 15a. The oscillation generator here consists of a casing 75a provided with very thick walls, carrying to the focus of the parabolic interior space an ejector 75b, the size of which can be adjusted by an ejector needle 75d by means of a handwheel 75c. The steam enters through line 75e. The cooling excitation liquid is introduced at 75f and leaves at 75g. Return water or precipitation water is used as coolant, thereby removing the heat from the vapor which has not been converted into oscillation energy and is thus used as fully pressurized water during tower operation.
The exciter is separated from the contents of the tower by a 75h membrane of simmerite, metal or a combination of simmerite-metal, to prevent cooking of the chips. An oscillation generator of this kind, for a 6 mm ejector and a vapor pressure of 3 atmospheres, does not quite consume 50 Kgr of vapor per hour.
It is advantageous to introduce the exciter in the area in which the chips have a low sugar content, in order to allow the most efficient possible final extraction there.
In the case of extraction of particularly soft and sensitive material, which settles strongly when the raised column of cossettes rests, it is to be recommended if necessary to transform the work of the tower in the following way into an extraction of floating particles. Is applied above the cossette sieve or the distributor, which requires above it a layer of cossettes at rest to be able to lay uniform layers, a layer of cossettes at rest of about 3 m. height. One or more turning devices then enter in accordance with Figs. 12 and 13 inside the top layer of cossettes and disintegrate it. The disaggregated layer is seized by stirring arms so that the contents of the tower start to rotate at this point.
For this purpose, simple round or trapezoidal stirring arms, as are known in cossette stirrers, are sufficient because, in the process of the invention, the displacement of the column of cossettes from bottom up is provided by the hydraulic power of the cossette quenches pumped into it and by the wedge action of the cossette dispenser. In addition, internal retaining arms, which can also consist of single profiles, ensure riddling of the cossettes in the horizontal layers.
The advantage of this new process over all screw conveyors is that each conveyor screw, as already mentioned at the beginning, offers on its internal diameter, to the extraction liquid which passes between the supports. ports of the turns of the screw, a shortened path compared to the outside diameter of the screw. For a ratio for example of 1 to 3 between the inner tube and the outer tube of the tower, the path of the extraction liquid inside the screw is only a third of that traveled at its outer diameter. .
It follows that, according to the law of least resistance, the liquid flows in the internal diameter of the corresponding screw more intense than on the outside and necessarily causes a backward displacement of the cossettes in the tube. interior, which is the cause of large irregularities in the uniformity of the extraction. We avoid this inconvenience
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in the new device due to the fact that the cossettes move relative to each other only along horizontal surfaces.
As regards the exemplary embodiments according to FIGS.
16 to 19, we will first make the following preliminary observations:
The oldest construction of an extraction tower by Robert, dating from the time of 1870, as well as the construction of the BMA, function essentially on the same principle. In a rotating inner tube, the hot cossette dip (mixture of cossettes and juice) slides down. They are then pushed by stirring arms into the outer ring-shaped extraction tower and rise until the cossettes are unloaded above.
The extraction liquid flows through the cossettes countercurrently between the outer and inner tubes, and is withdrawn at the bottom through a sieve Robert uses offset screw-shaped propellants without retainers, while the BMA chooses interrupted screws with retainers.
Both constructions thus carry out the transport of the cossettes. The static overpressure in the inner tube would not allow transport of the cossettes in the opposite direction of the juice flow without these riddling devices, because the cossettes would block the tower as they pass from the inner tube to the outer tube.
To achieve a high quality extraction, two basic rules must now be strictly followed:
The degree of efficiency of diffusion is proportional to the difference between the concentration in the cossettes and the concentration in the extraction juice and then depends on the duration of the diffusion, etc.
But since planes located at the same height in a tower must have the same degree of concentration, a faster ascent, for example of a ring of cossettes located on the outside, modifies the difference in concentration and decreases at the same time the duration of the diffusion of the layer which moves faster.
A screw conveyor and retainer essentially has the following basic defects:
1) Each screw has a steeper slope on the inner tube. But the best degree of transport efficiency corresponds to the lowest slope. Slope angles along the screw's inner tube push backward moving material from them more than the flatter outer slopes do. So this means that each screw transports faster to the outside.
2) If a screw carries out a transport in the opposite direction of a stream of juice, that is to say according to the counter-current principle, the liquid in the inner tube has to travel a shorter path from the top down than along the outer periphery. If therefore the ratio between the inner tube and the outer periphery of the screw is 1 to 3, this means that the outer path is three times longer than the inner path.
If even 10 threads are also interrupted ten times, this does not change much; the path of the liquid between the interruptions must however follow the path between two sheets of the screw and its length between two interruptions remains proportional to the radius. Perforated screw plates become clogged, weaken the screw thread, and are very expensive to manufacture. The upper face of the screw plates overlap in addition with chips which accumulate the most at this point. Their employment was therefore abandoned.
It follows from 1 and 2 that: the liquid, which seeks the path of least resistance, tends to follow the path along the inner tube. As a result, in the first place, the drop in concentration is again disturbed, and the inner cossets are braked more in their upward movement than the cossettes on the outer periphery of the screw, because of 'a
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more intense training effect of the counter-current The dynamic pressure for a relative speed of 1 cm / sec is approximately equal to 75% of the column of cossettes in meters of water column in a 5% cosset dip.
In other words, this therefore results in a disturbance of the drop in concentration. The outer layers of cossettes are subjected to too little time, and the inner cossettes too long to diffusion. The liquid tends to move from all the layers towards the inner tube and carries with it cossettes which consequently leave their layer, and enter a closed circuit.
The aforementioned drawbacks can only be avoided by means of a column of cossettes which rises continuously and uniformly over its entire section.
Another important factor in diffusion is the destruction of the "boundary layer", that thin layer of liquid which attaches to the cossets by adhesion effects. This only influences the cells inside the cossettes. If the disturbance is laminar or only partially turbulent, this boundary layer remains intact. Only when there is complete turbulence does the layer move at a speed equal to 0.4 times the speed of the spikes in the juice channel. But a relative speed of 1 cm / sec is not enough to achieve full turbulence, and then the boundary layer remains at rest and can have a much higher sugar content than the juice stream. It is only in the event of complete turbulence that the concentration equilibrium takes place.
It is therefore necessary to reach this minimum speed considered necessary for complete turbulence. In a tower, this is achieved by the formation of vortices behind the stirring arms. There is also a vortex behind the retainers, but since the retainers are fixed, it is only in these places that turbulence occurs, and it only acts on the cossettes that precisely run along these retainers on their path from bottom to top.
But Robert's tower without retainers makes the whole cossette quench again rotate with the riddling arms, and in experience, pure adhesion of the quenches to the vertical outer wall is not sufficient. not to prevent this rotation.
By means of known measures, destruction of the boundary layer on the cossettes cannot therefore be obtained. Moreover, the mixing arms are used here only for transporting the chips.
In another embodiment of the object of the invention, the drawbacks described by the devices shown in FIGS are avoided. 16 to 19. In FIG. 16, 14 denotes the inner tube and 13 denotes the outer tube of the tower. The retainers 78 are attached to the outer tube and the stirrer arms 80 to the inner tube. A stirring arm of the simplest construction is shown in plan at 80 in FIG. 18 and in cross section in Figs. 16 and 17. The flat or curved upper wall of the stirring arms forms with the lower wall a cutting edge 81 directed radially towards the center of the tower. These retainers, the support bodies of which are formed by a tube 82, prevent the entrainment of the quenching of cossettes in the rotating movement.
The lower face of the stirring arms is connected at the rear along a face 83 which is partly overhanging, flat or of concave curvature, with the upper wall 84 which extends further behind. This produces a vortex behind the riddling arms accompanied by an upward suction effect. The cossettes are drawn into this suction and swirl with the juice in the swirl field produced behind the arms, as shown schematically in the Figs. 16, 17 and 19 This destroys the boundary layer on the cossettes.
But as now each arm sweeps the entire section of the cossettes, the entire section of the tower is also freed from the layer.
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limit so that the full concentration difference is available for diffusion.
If, in this construction, vortices still form behind the retainers 78, this does not hurt. But this formation of vortices alone would reach only a small percentage of the cossettes.
The stirring arms can only be placed on one side, so as not to damage the chips unnecessarily. But in height, they are preferably offset relative to each other, to keep the force exerted on the central tube uniform.
In addition, they as a whole avoid the application of the pressure of the cossettes due to the movement of the juice up and down, on the lower layers, because each arm lifts and supports on its upper wall the cossettes arranged above it. him.
In Figs. 16-18, a still further modified form of the cossette dispenser 15 is shown, in which in particular its head piece is particularly advantageously constructed. This head piece cannot have the shape of a radial line, because in this case the distributor would reach practically the size of a quadrant. But in this case, it can no longer support the load due to the column of cossettes because of its small height. The anterior edge of the plane of the wedge, inclined with respect to the radius, in fact causes a slow but continuous displacement of the cossettes from the inside to the outside. At the same time, the outer column of cossettes grows faster than the inner. This drawback is eliminated in the dispenser shown in plan in FIG.
18 (below) and in elevation in Figs. 16 and 17, and designated as a whole by 15. Its anterior face consists of planes of the same slope (approximately 25) limited by circles whose front edges penetrate radially into the cossettes by means of articulated sweeping shoes 64. In 85 on Fig.
18, these surfaces are connected to the distribution plane. The radii of the limits of these planes are chosen so that the differences for example between r1 and r2 with respect to the difference between r2 and r3 are in the same ratio as the mean distances between the surfaces of ascent and the axis of the tower. It is thus possible to be able to continuously follow the gradation seen in the direction of the ray.
Each corner face is limited on the outside by ribs, 86, which continue over the entire distributor along the same radius.
This dispenser offers the following advantages:
1) a displacement of the cossettes towards the outside is entirely eliminated;
2) the closed boxes arranged obliquely with respect to each other, closed between the ascending faces and their base, Fig. 16 give the dispenser great resistance to torsion;
3) the area of the distributor is smaller than that of previous constructions if all the conditions to be fulfilled are taken into account;
4) the cossettes of an interior ascending plane raised each time on the plane of the corner 'already disintegrate the cossettes corresponding to the neighboring exterior plane of ascent because the interior slope is ahead of those which follow.
A small torque therefore provides work that would otherwise correspond to a larger leverage. This results in less energy consumption.
It is advisable to also use the above-described head piece of the cossette dispenser in a similar form for the riddling arm. A riddling arm of this kind offers the advantage of not moving any cossette in the radial direction; it is shown in perspective in FIG. 19 and in plan at 87 in FIG. 18. Guide ribs
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circulars between each group of two steps are not, however, shown in FIG. 19.
The underside of this riddling arm is smooth and rises at the rear end at an angle of 15-30. At this point, the swirl field is formed which destroys the boundary layer on the cossettes. -
In addition, the quench is disintegrated behind each rising step up to the start of the one following it outwards. As a result of their filleting, the cossettes form a bridge between the upper and lower tiers. But since this space cannot be free of juice, the juice passes through these cossettes. An additional relative speed is therefore produced by disintegration of the quench.
But at the point where, on the inside step, the wedge face connects to the upper plane of the stirring arm, begins above the neighboring wedge face on the outside, a compression of the quench until the outer face of the wedge also connects to the riddling plane. -
This again results in relative movement between the juice and the chips.
All the relative movements in practice only occur in an elastic way from top to bottom. Behind the riddling arm, the mass of displaced cossettes is found at the same level, although it has been turned upside down.
All the cossettes moving in the tower are seized once by each arm and their boundary layer is thus renewed, because these riddling arms are able to produce vortex fields, whereas in the known extraction towers, this only occurs on the retainers, which however can only influence the cossettes which move precisely next to them, because they are fixed.
The inner tube 14 can be controlled independently of the cossette dispenser because the stirring arms must have a velocity in the cossettes which ensures complete turbulence to the interior of the boundary layer.
The tower capacity increases up to this number of turns. A higher number of revolutions gives no improvement in efficiency. The optimum number of turns depends on the temperature, the density of the juice and the shape of the cossettes, and should be evaluated empirically.
In order to meet these different operating conditions, it is necessary to control the cossette dispenser as well as the inner tube by means at adjustable speed. To prevent the mass of cossettes in the tower from taking a rotational movement in the direction of the cossette dispenser, which would cancel out this row, it may be advantageous in certain cases to order the inner tube fitted with the return arms. wetting in the opposite direction to the direction of rotation of the cossette dispenser. In this case, however, the riddling arms should be arranged symmetrically with respect to the position shown in the drawing.
In the example according to Figures 16-19, the anterior edges of the stirring arms consist of knives functioning as wedges, the upper faces of which, flat or curved, form with the lower, horizontal faces, an acute angle less than the sliding angle of the soaked pods at the corresponding temperature of the juice. The space surrounded by the wedge-shaped stirring arms is closed behind by steeply inclined surfaces 83, flat or concave, and carries an upper load-bearing wall in the form of a roof disposed approximately horizontally for the cossettes which are located. above, which extends the upper edges of the wedge-shaped arms.
The extended wall cannot, however, be used here to express the juice from the masses of cossettes which rest on it because the juice finds no outlet there to flow out.
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To overcome this drawback, in another embodiment of the invention, it is proposed to replace the top wall in the form of a roof of the stirring arm by bars of any section 90 recoùr- bed concentrically to the wall. axis of the tower, and spaced from each other (Figs.
20-26). To increase their resistance to bending, these bars may have a T-shaped section and the upper face of the bars is preferably convex and is joined to the side faces by rounded edges.
This construction according to the invention of the rear part of the stirring arms is based on the observation that the cossettes represent a fured mass which slides on the spaced bars as on a revolving plane. The mass of cossettes therefore cannot fall through the space between the bars. As the pressure of the column of cossettes located above prevails over the mass of cossettes, the masses of cossettes subjected to this pressure are squeezed so that the juice flows from the cells of the cossette particles downward through the intermediate spaces of the grid.
The effect desired by the invention can only appear to a limited extent if, instead of the screen, a sieve plate is used, since in this case the fine particles of cossettes would more or less clog the sieve.
Another advantage of these improved riddling arms is that the layer of cossettes which slides over the grate bars when rotating the stirring arms continually cleans the grate, which cannot be achieved with a sieve.
The rotating stirring arms can possibly, in particular in large diameter towers, drive the mass of cossettes in a rotational movement, so that the cossettes move outwards. Therefore, the relative speed between the mass of cossettes and the stirring arms would decrease, there would be a displacement of the layer of cossettes and the total efficiency of the tower would decrease.
To correct this defect, according to a new construction of the object of the invention, each time is placed above the stirring arms between the inner tube and the outer wall one or more concentric rings connected to each other and to the wall. exterior by walls arranged radially, vertically or nearly vertically. It is advantageous to have the vertical walls offset in the direction of the rotational movement when looking in the direction of the inner tube.
By this arrangement, the result is that the layer of cossettes which is located immediately above the stirring arms is guided through the cells thus formed so as to prevent its movement in the horizontal direction.
By the stirring arms and possibly for the corresponding radial walls provided with concentric rings, the tower is divided in height into individual sections. In the free intermediate spaces, the cells previously deprived of their juice from the ascending cossette particles again absorb by capillary action more dilute diffusion juices which are then again expressed by the system of the mixing arms located above and which are replaced in a corresponding way by even more diluted juices until they are loaded with pure water at the upper end of the diffusion tower. Below the ejector of the extracted masses of cossettes is the last stirring arm provided with the corresponding cells formed by the concentric and radial walls.
This being stated, the following remarks will be made individually with regard to Figs. 20-27.
In Fig. 20, 13 represents the outer face of the diffusion tower, 14 is the rotating inner tube concentric with the casing of the tower 13. To the inner tube are fixed stirring arms 88 rotating with it, of which the front part, as already described, is subdivided,
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built in the shape of a circle and closed by a back wall 89. On the stirring arm 88 or respectively on the back wall 89 are then arranged spaced bars 90 curved concentrically to the axis of the tower.
The bars can have any cross section, eg round, oval, teardrop, triangular or T-shaped, as shown in Figs. 21-24. The upper face of the bars 90 is advantageously slightly convex and is connected to the lateral faces by rounded edges. This avoids damaging the particles of the cossettes.
The cossettes are deposited on the bars 90 because they form a felted mass, without falling through the intervening spaces.
The pressure exerted on the mass of cossettes squeezes the juice existing in the cells of the cossettes, which flows downwards through the spaces between the bars 90.
Tests have shown that the raw juice thus produced has a density which roughly corresponds to the density of the juice of the cells. The loss of sugar in the extracted mass leaving the tower is moreover so low that it is reduced to 50% of the values obtained so far.
In Fig. 25, it is shown that above the described stirring arms 88, 89, 90, between the inner tube 14 and the outer wall 13, there are approximately radial sheet walls 91 or alternatively spaced bars which are provided. looking towards the inner tube are offset in the direction of rotation of the stirring arms. These walls or bars 91 are rigidly connected to the outer wall 13 and are fixed to a ring 92 arranged around the inner tube. In the intermediate space between the inner tube and the outer wall 13 are arranged, depending on the size of the tower, one or more concentric rings 93 in the field of the walls or bars 91, to which they are connected.
By this device, the mass of cossettes can not perform any rotational movement caused for example by the rotating stirring arms, and it can also not move in the direction of the outer wall because the inner fixed parts 91 and 93 form cells limited on all sides for the passage of the cossette mass.
As shown in Fig. 25, the stirring arms 88, 89, 90 and the interior pieces which are attached to each stirring system are arranged above each other at great distances in the tower. The upper interior pieces are then located directly below the three-armed cossette spillway 94, the arms of which are curved in the opposite direction to the direction of rotation and are provided with a hollow knife-like blade. By virtue of this arrangement the described high degree of extraction of the cossettes is achieved.
CLAIMS.
1.- A process for the continuous sesaccharification of beet chips or other raw materials containing sugars by diffusion using extraction water guided against the current with respect to the mass to be extracted, characterized in that the material to be extracted is guided in the reverse direction of the extraction water in ascending parallel layers and in that each new layer of newly introduced aossettes is pumped, below the column of cossettes arranged above, under a pressure such as - the formation of planes of superimposed cossettes corresponding to equal or nearly equal concentration drops.