DD295664A5 - Verfahren und einrichtung zur filtration von extrakt aus pflanzlichen rohstoffen, vorzugsweise zuckerrueben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Filtration von Extrakt aus pflanzlichen Rohstoffen, vorzugsweise Zuckerrueben, wobei der aus der Extraktionsanlage anfallende Extrakt vor der Reinigung mittels Kalk-Kohlensaeureverfahren oder anderer Aufarbeitung ueber ein kontinuierlich arbeitendes Filter geleitet wird und eine Abscheidung der Puelpeteilchen stattfindet. Die kontinuierliche Fahrweise des Filterapparates wird durch die Fuehrung des Filtermittels im gewuenschten Verhaeltnis als Reinigungsfluessigkeit laengs zur Filterflaeche bzw. zur Filtration quer zur aktiven Filterflaeche durch Gegendrucksteuerung erreicht. Das Verfahren und die Vorrichtung zur Extraktreinigung laeszt sich allen Extraktionsanlagen nachschalten.{Extraktionsanlage; Filtration, kontinuierliche; Filterapparate; Filtermittel; Filterflaeche; Reinigung; By-Pass-Regelung}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung 2ur kontinuierlichen Filtration von Extrakten aus pflanzlichen Rohstoffen mit kontinuierlichem Pülpeaustrag. Die Anwendung der Erfindung ist für Betriebe, die aus pflanzlichen Rohstoffen Extrakte gewinnen und eine Pülpeausscheidung aus diesen benötigen, geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Von den technischen Filterapparaten ist bekannt, daß mit zunehmender Filtrationsdauer die Filterleistung sinkt, weil der sich aufbauende Filterkuchen einen Widerstand für das Filtrat darstellt. Bei der Zuckerfabrikation fällt pro Tonne verarbeitete Rüben ca. 1 m³ Extrakt an. Moderne Anlagen verarbeiten stündlich 400t Rüben und mehr. Die Saftreinigung wird mit Hilfe des Kalk-Kohlensäureverfahrens durchgeführt, wobei dessen erster Schritt in der Regel die Grobentpülpung mittels Pülpeabscheidern und Bogensieben ist.

Das als Pulpe vorliegende Rübenmaterial muß aus dem Rohextrakt abgeschieden werden, da sonst nicht unbedeutende Mengen an Trockensubstanz verloren gehen, die als Tierfutter verwendet werden können und die Pülpeteilchen sich störend auf die weitere Verarbeitung auswirken.

Nachteilig wirken sich beim Pülpefänger die zur Reinigung des Filtermaterials eingesetzten Bürsten aus, die Pulpe in die Poren dürcken, so daß diese sich zusetzen und die Filterleistung sinkt. Der Pülpefänger weist im Verhältnis zur installierten Filterfläche ein großes Volumen aus, abgeschiedene Pulpe lagart lange vor dem diskontinuierlichen Austrag im Apparat, so daß Saccharoseverluste und eine Erhöhung der Infektionsgefahr zwangsläufig sind. (Die Zuckerherstellung [1984], S. 191) Nachteilig beim Bogensieb wirken sich die geringe spezifische Durchsatzleistung aus, da eine unbedeutende Druckhöhe als Triebkraft für die Filtration existiert. Luft beim Strömen an der Atmosphäre mitgerissen wird, was das Schäumen begünstigt und die Siebweite auf etwa 2mm begrenzt ist. Besonders hoch ist die Infektionsgefahr.

Bei beiden Filtern bestimmt die Maschenweite des eingesetzten Filtermaterials den Pülpeanteil im filtrierten Extrakt. Diese Pulpe begünstigt wieder die Belagbildung in nachgeschalteten Rohextraktwärmern.

Aus den genannten Gründen, vor allem aber zur Absicherung des Kalk-Kohlensäure-Reinigungsverfahrens, ist eine kontinuierliche Feinentpülpung des Extraktes bei hohem Abscheidegrad unter Luftausschluß mit hohen Filterleistungen technologisch von Vorteil, fehlt aber im bisherigen Fabrikationsschema der Zuckerindustrie. Auch sind kontinuierlich arbeitende Filter mit dem Einsatz der Suspension als Strömungsmittel zur kontinuierlichen Selbstreinigung des Filters mit den genannten Eigenschaften nicht bekannt.

DD-PS 139796 beschreibt eine kontinuierlich arbeitende Filtervorrichtung, bei der der Strömungsweg so gestaltet wurde, daß die zu filternde Flüssigkeit ständig in Bewegung ist. Dieses wird bei einer Filterordnung mit mindestens einem rohrförmigen Filterkörper mit poröser Wandung erreicht, daß in der Eintrittsoberfläche des rohrförmigen Filterkörpers mindestens eine nach außen verschlossene, eine von einem Einlaß zu einem Auslaß führende, einen Zwangsströmungsweg bildende Nut vorhanden ist. Mit dieser Vorrichtung können nur Suspensionen getrennt werden, deren Teilchengröße < Nutgröße ist, die damit für Pülpeteilchen Undefinierter Größe nicht einsetzbar ist.

DE-PS 3.625.094 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Ausfiltern von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom mit einem feststoffrückweisenden Filtermaterial, wo die ausgefilterten Feststoffe sich im Sammelraum

zwischen der Filtermündung und dem Behältergrund einlagern. Das Filtrat wird im oberen Teil des Filters abgezogen und muß nicht durch die ausgefilterten Feststoffe hindurchtreten. Der Feststoff wird diskontinuierlich abgezogen. Da das Filter nur einen Rauminhalt von 2001 aufweist, kann ein sicherer Betrieb der Vorrichtung bei hohen Filterleistungen nicht gewährleistet werden, da absedimentierter Feststoff durch Strömungswirbel wieder aufgewirbelt wird. Auch ist eine Infektion des Rohextraktes möglich.

In DE-OS 2.140.159 wird ein kontinuierlich arbeitendes Eindickfilter für die Zuckerindustrie beschrieben, dem die zu filternde Flüssigkeit unter Druck zugeführt und Schlamm im Bereich eines konischen Bodens abgezogen wird. Im Filter sind Filterkerzen angeordnet, deren Filtrataustrinsöffnungen über eine Steuereinrichtung periodisch absperrbar sind. Über diese Leitung kann auch Spülflüssigkeit den Kerzen zugeführt werden. Die kontinuierliche Arbeitsweise entsteht dadurch, daß die einzelnen Filterkerzen nacheinander zeitlich einstellbare Filtrations- bzw. Reinigungsphasen durchlaufen. Durch diese Vorrichtung ist die gleichzeitige Selbstreinigung während des Filtrationsvorganges nicht möglich, so daß geringe spezifische Filterleistungen die Folge sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist der Einsatz eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Entpülpung von Extrakt aus Diffusionsprozessen unter Luftsauerstoffausschluß mit selbständiger Reinigung der Filterfläche, um nachfolgende Prozeßstufen z. B. der Zuckerherstellung mit geringerem Risiko betreiben und abgeschiedene Pülpeteilchen als Futtermittel verwerten zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung, die den kontinuierlichen, selbstreinigenden Betrieb eines Feinentpülpungsfilters >0,1 mm Abscheidung im Zuckerfabrikationsprozeß ermöglichen soll, einzuführen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch eine Bypassführung eines Teiles des Extraktes eine selbständige kontinuierliche Reinigung der Filterfläche stattfindet. Dabei ist der über den Bypass geführte Teil des Extraktvolumenstromes durch eine Gegendrucksteuerung einstellbar. Je nach Gegendrucksteuerung kann ein Bypassverhältnis von 0 bis 1 eingestellt werden, wobei eine kontinuierliche Filtration im Bereich 0 < Filtratvolumenstrom/ Bypassvolumenstrom < 1 stattfindet.

Sinkt die gewünschte Filterleistung unter den Sollwert ab, wird durch eine kurzzeitige Verringerung des Gegendruckes der Bypassvolumenstrom entscheidend erhöht. Dadurch steigt die Geschwindigkeit längs der Filterfläche, wodurch es zu einem Abtragen der abgesetzten Pülpeteilchen von der hochglatten Filterfläche durch das Strömungsmittel kommt. Trotz geringeren Gegendruckes beginnt die Filterleistung zu steigen. Die Sollfilterleistung wird durch Erhöhung des Gegendruckes eingestellt. Durch die Wahl des Filtermittels können nur Pülpeteilchen <0,1 mm im Filtrat vorliegen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines kontinuierlich arbeitenden Filters mit hoher Filterleistung wird ein Verfahrensabschnitt in den Zuckerfabrikationsprozeß eingeführt, welcher die abgeschiedenen Pülpeteilchen einer Verwertung als Futtermittel anstelle Verwerfung zugeführt und gleichzeitig die Möglichkeit der Zerstörung der Saccarose und die Infektionsgefahr reduziert.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: Funktionsschema einer feinentpülpungsanlage Fig. 2: einen Rundfilter mit Einbauten Fig. 3: einen eckigen Filter mit Einbauten.

Von einer Extraktionsanlage 1 wird mittels Kreiselpumpe 2 der Extrakt zum kontinuierlich arbeitenden Filter 3 gefördert. Durch den Einsatz von Filtermittel definierter Maschenweite und zweidimensionaler Stromführung im Filter 3 wird über eine Bypassregelung ein Teil des Extraktes als Strömungsmittel genutzt, wogegen der andere Teil des Extraktvolumenstromes über das Filtermittel fließt, sicher von der Grobpülpe und Feinpülpe bis zur vorgelegten Maschenweite getrennt wird, gegen Atmosphärendruck aus dem Filter ausfließt 4 und der weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Der Einlauf des Saftes ist über dem Niveau der installierten Filterfläche. Einlaufanordnung bzw. Schikanen sorgen für eine gleichmäßige Extraktverteilung über die Filterfläche. Durch Kanäle zwischen den Filterelementen, deren Abstand so bemessen ist, daß Pülpeteilchen mit mutmaßlicher Größtabmessung durchströmen können, fließt der Extrakt mit hoher Geschwindigkeit je nach eingestelltem Gegendruck über das Standrohr 5 ab und wird wieder in die Extraktionsanlage 1 eingeleitet.

Durch die variable Einstellung des Gegendruckes mittels Stellorganen 6.1 im Standrohr 5 kann das Bypass-/ Filtratvolumenstromverhältnis eingestellt werden.

Das Standrohr 5 ist mit einer Füllstandsanzeige 8 und einem Entlüftungsanschluß 9 versehen. Ein geringer Gegendruck bedeutet einen hohen Bypassvolumenstrom und damit hohe Strömungsgeschwindigkeiten entlang der aktiven Filterfläche und damit ein Abtragen/Erosieren der abgelagerten Pülpeteilchen.

Bei schwer filtr'ierbaren Säften bzw. Unterschreitung einer geforderten Filterleistung kann durch Inbetriebnahme einer Reinigungseinrichtung 7 bereits filtrierter Saft mit hohem Impuls auf die Filterflächen bei laufendem Betrieb aufgegeben und abgelagerte Pulpe fortgeschwemmt werden.

Rundfilter (Figur 2)

Der in der Extraktionsanlage 1 gewonnene Extrakt mit einem Pülpegehalt von 2... 10kg/m³ wird im Filterkopf 10 aufgegeben. Der Pülpeanteil schwankt je nach Qualität der verarbeiteten Rüben, der Fahrweise der Schnitzelmaschinen bzw. der Funktionsfähigkeit der Siebe in der Extraktionsanlage 1. Durch den Einbau eines Zylinders 11 mit oben aufgesetztem Kegel 12 findet eine gleichmäßige Verteilung des Extraktes über den Umfang statt. Gleichzeitig wird Totraumvolumen vermieden. Zunächst wird das Kreisringfilter 18 innen beströmt. Steigt der Volumenstrom, schwellt der Extrakt über ein Schwallringblech 13 und benetzt den inneren Kreisringfilter 18 auf der Außenseite bzw. den äußeren Kreisringfilter 19 auf der Innenseite. Bei weiterer Erhöhung des Volumenstromes wird über das Schwallringblech 13 des äußeren Kreisringfilters 19 die Filterfläche insgesamt genutzt. Durch die Anordnung vor allem des inneren Schwallringbleches 13 wird gesichert, daß die größten Pulpeteilchen im Strömungsweg mit maximaler Geschwindigkeit transportiert werden. Die Kreisringfilter 18,19 sind auf zwei Auslaufbalken 14 konisch dichtend 15 aufgesetzt. Die Auslaufbalken 14 tragen auch den Totraumzylinder 11. Nicht filtrierender Extrakt wird an den aktiven Filterflächen vorbeigeleitet, trägt dabei die abgesetzten Pülpeteilchen ab und fließt über den konischen Auslauf 16 in Richtung Standrohr 5. Mit Hilfe von am Standrohr 5 angebrachten Stellorganen 6.1 kann der Filtrationsdruck eingestellt werden, der das Bypassverhältnis bestimmt. Das Bypassverhältnis kann von 0... 1 variiert werden. Eine kontinuierliche Filtration findet im Bereich 0 < Filtrationsvolumenstrom/Bypassvolumenstrom < 1 statt.

Durch Schließen von Stellorganen 6.3 wird der Filterapparat lediglich durchflossen. Durch Schließen der Stellorgane 6.2 entsteht ein herkömmliches Druckfilter. Aus dem Standrohr 5 fließt der Extrakt zurück zur Extraktionsanlage 1, wo es im Schnitzelbett zur Ausscheidung der angereicherten Pülpeteilchen aus dem Extrakt kommt.

Auf dem Einlauf deckel ist eine Reinigungseinrichtung 7 mit sechsunddreißig Einzeldüsen 17 angebracht, die bei schwer filtrierenden Säften durch Einspritzen von gereinigtem Extrakt mit hohem Impuls entlang der Filterfläche zusätzlich den Abtransport der abgelagerten Pulpe unterstützen soll.

Eckiges Filter (Figur3)

Einfacher als beim Rundfilter gestaltet sich die Frage der Anpassung des Filterapparates an Änderungen im Volumenstrom durch Zuschaltung von Filterelementen, die gegen Totraumelemente ausgetauscht werden können.

Der in der Extraktionsanlage 1 gewonnene Extrakt mit einem Pülpegehalt von 2,..10 kg/m³ wird im Kopf des Filters durch zwei über die Länge aufgeschweißte Halbrohre 20 gleichmäßig aufgegeben. Unterhalb des Kopfes befinden sich in senkrechter Anordnung die Filterelemente 21, deren Abstand zueinander so bemessen ist, daß keine Verstopfungen durch große Pülpeteilchen auftreten können. Der Extrakt wird in Schwerkraftrichtung durch die kompakte Bauweise des Fillers mit hoher Geschwindigkeit an den Filterelementen vorbeigeführt. Infolge Querstroms durch das Filtermaterial fließender Extrakt wird in Schwerkraftrichtung durch ein konisches Dichtelement 22 in einen Auslaufbalken 23 geleitet und fließt gegen atmosphärischen Druck aus. Der Auslaufbalken trägt die eingesetzten Filterelemente. Im prismatischen Unterteil 24 kann eine eventuelle Pülpeablagerung durch einen Reinigungsanschluß 25 dem Bypassextraktvolumenstrom zugeführt werden. Nicht filtrierender Extrakt, der an der aktiven Filterfläche vorbeigeleitet wird, trägt die abgelagerten Pülpeteilchen von der Filterfläche ab und wird in Richtung Standrohr 5 geleitet. Mit Hilfe von am Standrohr 5 angebrachten Stellorganen 6.1 kann z. B. der Filtrationsdruck eingestellt werden, der das Bypassverhältnis bestimmt. Das Bypassverhältnis kann von 0... 1 variiert werden, wobei eine kontinuierliche Fahrweise mit Selbstaustrag der abgelagerten Pülpeteilchen aus der Vorrichtung im Bereich 0 < Filtratvolumenstrom/Bypassvolumenstrom < 1 stattfindet. Die Fahrweise ist analog der des Rundfilters. Oberhalb der Filterelemente ist eine Reinigungseinrichtung 26 mit 38 Einzeldüsen angebracht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Filtration von Extrakt aus pflanzlichen Rohstoffen, vorzugsweise Zuckerrüben, in kontinuierlicher Fahrweise und unter Luftabschluß, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Bypassführung eines Teiles des Extraktes eine kontinuierliche Reinigung der Filterfläche stattfindet.

2. Verfahren zur Filtration von Extrakt aus pflanzlichen Rohstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Bypass geführte Volumenstrom durch Gegendrucksteuerung einstellbar ist, wie in Figur 1 gezeigt wird.

3. Verfahren zur Filtration von Extrakt aus pflanzlichen Rohstoffen, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassverhältnis von 0 bis 1 variierbar ist, wobei eine kontinuierliche Filtration im BereichO < Filtratvolumenstrom/Bypassvolumenstrom < 1,wie in Figur 1 dargestellt, stattfindet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus Extraktionsanlage, Filter und Pumpenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (3) einen Zylinder (11) mit aufgesetztem Kegel (12), einen inneren Kreisringfilter (18) und einen äußeren Kreisringfilter (19) aufweist, die auf zwei Auslaufbalken (14) mit konischer Dichtung (15) aufgesetzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringfilter (18,19) oben ein Schwallringblech (13) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (3) bei eckiger Ausführung im Kopf zwei Halbrohre (20) besitzt und unterhalb des Kopfes senkrecht stehende Filterelemente (21) angeordnet sind, die über ein konisches Dichtelement (22) in einen Auslaufbalken (23) einmünden.