DE10121434A1

DE10121434A1 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge und Verfahren zur Ölgewinnung mit einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge

Info

Publication number: DE10121434A1
Application number: DE10121434A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hruschka; Ludger Horstkoetter; Udo Beimann; Juergen Hermeler; Paul Bruening
Original assignee: Westfalia Separator Industry GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: EP1383607B1; WO2002089992A1; DE50204872D1; DE10121434B4; ATE309048T1; EP1383607A1

Abstract

Eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge weist folgendes auf: eine den Außenumfang eines Schleuderraumes (17) begrenzende Trommel (3) und eine in der Trommel (3) angeordnete Schnecke (5), wobei in den Schleuderraum (17) zumindest abschnittsweise Entmischungselemente (19) hineinragen, welche sich vom Innenumfang der Trommel (3) aus nach innen hin erstrecken, wobei die Schnecke (5) sich auch über den Bereich der Entmischungselemente (19) erstreckt. DOLLAR A Damit wird ein Verfahren zur Ölgewinnung aus Früchten oder Saaten realisierbar, bei dem das Öl als Flüssigkeitsphase direkt in einem Zweiphasen-Trennschnitt von einer zweiten Mischphase aus Wasser und Feststoffen abgetrennt wird, wobei in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge der Schneckenbereich mit den Aussparungen (27) im Schneckenblatt (9) und mit den sich von der Trommel (3) nach innen erstreckenden Entmischungselementen (19) durchlaufen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Ölgewinnung mit einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge.

Ein Verfahren, welches sich bei der Olivenölgewinnung besonders bewährt hat, ist aus der EP 0 557 758 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Zweiphasen- Trennung durchgeführt, bei welcher das Öl direkt von einem Feststoff-/Wasser gemisch abgetrennt wird. Die Effizienz dieses bekannten Verfahrens ist an sich be reits sehr gut. Dennoch ist es wünschenswert, den Restölgehalt im Trester nochmals zu senken, um die Wirtschaftlichkeit der Ölgewinnung weiter zu steigern.

Die Lösung dieses Problems sowohl in konstruktiver als auch in verfahrenstechni scher Hinsicht ist die Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe einerseits durch eine besonders vorteilhafte Vollmantel-Schneckenzentrifuge, deren Merkmale im Anspruch 1 angegeben sind. Sie löst sie ferner durch ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Ölgewinnung, dessen Merkmale im Anspruch 24 angegeben sind.

Nach der Erfindung ragen in den Schleuderraum zumindest abschnittsweise Ent mischungselemente hinein, welche sich vom Innenumfang der Trommel aus nach innen hin erstrecken und das Schneckenblatt überdeckt auch den Bereich der Ent mischungselemente.

Die derart ausgerüstete Vollmantel-Schneckenzentrifuge eignet sich insbesondere - aber nicht nur - zur Anwendung in einem Verfahren zur Ölgewinnung aus Früchten und Saaten und zur besseren Entwässerung und/oder Entölung von Breis aus orga nischen Materialien (z. B. Saatenbrei, Fruchtfleischmaische, tierische Gewebe wie Fisch, Ei, Fettgewebezellen).

In der gefüllten Maschine stellt sich die Trennzone ziemlich eng am Schneckenkör per ein (10, 20 . . ., bis 40 bis 50 mm Abstand). Das frische Öl ist als saubere Phase nur 20 bis 30 mm außerhalb des Schneckenkörpers zu erkennen. Hier herrscht eine saubere Trennlinie vor. Der eingebrachte Feststoff als Teil der zugeführten Suspen sion wird also die Maschine so weit füllen, daß diese bis zur Öltrennzone (ca. 10, 20 . . . bis maximal 40 bis 50 mm außerhalb des Schneckenkörpers) mit Feststoffsuspen sionen gefüllt ist. In der Regel ist nur so wenig Wasser in der Orujomasse, daß kei ne oder nur eine äußerst geringe Schicht an freiem Wasser zwischen dem Öl und der Feststoffsuspension ausgebildet ist. Dabei ist der Feststoff außen trockener als innen oder anders ausgedrückt, ist der Trockensubstanzanteil trommelseitig viel hö her als der Trockensubstanzanteil zum Inneren hin.

Die Entmischungselemente sind starr mit der Trommel verbunden und weisen die selbe Rotationsgeschwindigkeit wie die Trommel auf. Im Betrieb rotiert die Schnecke i. allg. etwas schneller als die Trommel (z. B. 10-20 rpm). Damit ergibt sich ein Feststofftransport in Richtung Konus, wo der Feststoff mit dem Wasser als Suspension ausgetragen wird. Da die z. B. stab- oder nadelartigen Entmischungs elemente die niedrigere Geschwindigkeit der Trommel aufweisen, durchmischen sie den Feststoffbrei, was die Ölfreisetzung verbessert.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich die Ent mischungselemente der Erfindung auch problemlos bei bestehenden Vollmantel- Schneckenzentrifugen nachrüsten lassen.

An seinem Außenumfang ist das Schneckenblatt vorzugsweise mit Aussparungen versehen (entweder ein oder mehrere Fenster pro Schneckengang oder aber eine sich über einen oder mehrere vollständige Schneckengänge erstreckende Ausspa rung, d. h. die Breite der Schnecke ist im Bereich der Aussparungen geringer). Be sonders durch die Kombination aus Aussparungen und Entmischungselemente wird die Effizienz der Ölgewinnung nochmals gesteigert. Nach einer Variante sind diese Aussparungen derart ausgebildet, daß sich in axialer Richtung Kanäle in dem Schneckenblatt ausbilden. Es ist auch denkbar, das Schneckenblatt an seinem Au ßenumfang eine kontinuierliche Aussparung über eines oder mehrere axial versetzte Entmischungselemente aufweist.

Die Idee von Rührelementen ist bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen an sich be kannt (siehe die nicht gattungsgemäße DE PS 33 01 099 C2). Dort wurde auf eine Schnecke ganz verzichtet (Bild 1 des Patentes) bzw. sie wurde nur im Bereich ne ben den Rührelementen vorgesehen (Bild 2 des Patentes). Zudem befinden sich die Rührelemente grundsätzlich zwecks Förderwirkung im konischen Bereich. Im Ge gensatz hierzu schafft die Erfindung eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge, die so wohl die Vorteile eine Zentrifuge mit Schnecke in Hinsicht auf den Feststoffaustrag durch die Schnecke als auch die der Rührelemente miteinander kombiniert, was durch das Zusammenspiel aus den Aussparungen in der Schnecke und den Ent mischungselementen möglich wird.

Vorzugsweise sind die Entmischungselemente stabförmig und weisen einen im we sentlichen zylindrischen oder eckigen Querschnitt auf. Nach einer Variante verjüngen sich die Entmischungselemente von der Trommelinnenwandung aus nach innen hin. Die Verjüngung der Entmischungselemente bewirkt, daß der Kneteffekt nach außen hin zunimmt. Nach weiteren Varianten sind die Entmischungselemente rechteckig, trapezförmig, abgerundet und/oder sich von der Trommelinnenwandung nach innen hin zumindest abschnittsweise verjüngend und/oder verbreiternd ausge bildet.

Vorzugsweise ragen die Entmischungselemente so weit in den Schleuderraum hin ein, daß sie bei der Verarbeitung eines Schleudergutes zur Ölgewinnung einen we sentlichen Abschnitt der Feststoff-/Wasserphase durchsetzen. Nach einer Variante verbleibt zwischen den Entmischungselementen und dem Schneckenkörper ein Ab stand von 25-80%, vorzugsweise 30-60%, vorzugsweise 50-60% der Breite des Schleuderraumes (Teichtiefe T).

Besonders bevorzugt sind die Aussparungen ferner derart ausgebildet, daß im Be reich des Aussparungen am Schneckenkörper jeweils ein Restabschnitt des Schnec kenblattes am Umfang des Schneckenkörpers verbleibt, der vorzugsweise eine ra diale Erstreckung hat, welche zumindest der radialen Erstreckung der Öl- und/oder Emulsionsphase bei der Ölgewinnung entspricht.

Besonders bevorzugt weisen Schnecke und Trommel einen zylindrischen Abschnitt und in sich daran anschließenden verjüngenden Abschnitt auf, wobei die Ausspa rungen und Entmischungselemente ausschließlich im Bereich der zylindrischen Ab schnitte ausgebildet sind.

Nach einer weiteren Variante sind die Aussparungen derart an der Schnecke ausge bildet, daß sich in axialer Richtung mindestens ein sich über mehrere Schnecken gänge hinweg erstreckender axialer Kanal und/oder ein zur Mittelachse der Schnec ke winkliger Kanal und/oder ein zick-zackartiger Kanal ausbildet. Besonders vor teilhaft ist es insbesondere, wenn die Aussparungen derart ausgebildet sind, daß sich in Umfangsrichtung in radialer Richtung bei einer mehrgängigen Schnecke Kanäle in dem Schneckenblatt ausbilden, durch welche die Pins beim Drehen der Schnecke durchtreten können.

Vorzugsweise sind pro Schneckengang mindestens eine, vorzugsweise zwei bis sechs Aussparungen im Schneckenblatt ausgebildet und pro Umlauf der Förderbahn ragt mindestens einer, vorzugsweise zwei bis sechs Entmischungselemente in diese hinein. Auch eine Aussparung kann aufgrund der Relativdrehung zwischen Trom mel und Schnecke bereits genügen, um den Durchtritt auch mehrerer Pins zu erlau ben. Vorzugsweise werden symmetrische Anordnungen gewählt, z. B. nur ein Pin pro Schneckengang, an vier hintereinander liegenden Schneckengängen jeweils um 90° zueinander versetzt oder aber z. B. vier Pins pro Schneckengang, jeweils um 90° zueinander am Umfang versetzt.

In der Praxis hat es sich bewährt, wenn drei bis sieben Schneckengänge der Zentri fuge mit den Entmischungselementen und Aussparungen versehen sind.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Ölgewinnung aus Früchten oder Saa ten, bei dem das Öl als Flüssigkeitsphase direkt in einem Zweiphasen-Trennschnitt von einer zweiten Mischphase aus Wasser und Feststoffen abgetrennt wird, wobei in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ein Schneckenbereich durchlaufen wird, in dem Aussparungen im Schneckenblatt und sich von Trommel nach innen erstrec kende Entmischungselemente in der Förderbahn ausgebildet sind.

Die Erfindung eignet sich daneben auch zur Klärung strukturarmer, d. h. feiner kompressibler Schlämme mit kleinen Feststoffpartikeln (zur Klärung von schwer zu klärenden Flüssigkeiten, z. B. Fruchtmaische oder Abwässer, strukturlose Pülpe, Saatenbrei oder kernloser Olivenbrei, Ölgewinnung aus Früchten oder Saaten).

Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprü chen zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrie ben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Voll mantel-Schneckenzentrifuge; und

Fig. 2a-d verschiedene Prinzipskizzen, welche die Verhältnisse in einer erfin dungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge bei der Ölgewinnung im Zwei-Phasenverfahren veranschaulichen sollen; und

Fig. 3 eine Tabelle, welche die Effizienz erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem Vergleichsdekanter verdeutlicht.

Etwaige Maßangaben der Beschreibung beziehen sich beispielhaft auf besonders bevorzugte Ausführungen.

Fig. 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer Trommel 3, in der ei ne Schnecke 5 angeordnet ist. Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 3a, 5a und einen sich hier konisch verjüngenden Abschnitt 3b, 5b auf.

Die Schnecke 5 weist einen Schneckenkörper 7 sowie hier ein den Schneckenkörper 7 mehrfach umgebendes Schneckenblatt 9 auf, welches mehrere Schneckengänge (9a, 9b, 9c usw.) bildet. Zwischen den Schneckengängen 9a, 9b, 9c, . . . ist ferner ei ne Förderbahn 11 zum Fördern/Transport eines zu verarbeitenden Schleudergutes ausgebildet.

An der Trommelinnenwandung ist eine optionale schienenartige Struktur aus Rillen 12 oder Nuten zur Verbesserung der Feststofförderung vorgesehen.

Bevorzugt im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem konischen Abschnitt der Schnecke 5 kann eine hier nicht dargestellte (Stau-)Scheibe auf den Schneckenkörper 7 aufgesetzt werden. Diese hat sich insbesondere bei der Zweiphasen-Trennung bewährt. Bei einer Dreiphasen-Trennung in die Phasen Öl, Wasser und Feststoffe ist sie nicht zwingend erforderlich.

Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 13 dient zur Zuleitung des Schleudergutes 5 über einen hier zum Einlaufrohr 13 senkrechtes Verteiler 15 in den Schleuderraum 17 zwischen der Schnecke 5 und der Trommel 3.

Die Funktion dieser Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist wie folgt:
Das Schleudergut S wird hier beispielhaft durch das zentral angeordnete Einlaufrohr 13 in den Verteiler 15 und von dort in den Schleuderraum 17 geleitet und während dieses Vorganges auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt.

Wird beispielsweise ein Olivenbrei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung gröbere Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bilden sich eine Dispersionsphase aus Wasser, ÖL und feinen Feststoffen und noch weiter in nen im wesentlichen eine Ölphase aus.

Die Schnecke 1 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 21 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff F zum konischen Ab schnitt 3b hin aus der Trommel 3 zum (hier nicht dargestellten, an sich bekannten) Feststoffaustrag. Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmes ser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes 3a der Trommel 3. Beispiels weise mit Hilfe einer Stauscheibe und durch geeignete Einstellung der Abläufe ist es aber auch möglich, die Vollmantel-Schneckenzentrifuge derart zu betreiben, daß bei der Verarbeitung eines Fruchtbreis aus Oliven oder z. B. Avocado das Öl zum Flüssigkeitsaustrag und ein Wasser-/Feststoff-Mischphase zum Feststoffaustrag hin aus der Trommel 3 geleitet werden. Die Ölphase weist i. allg. noch Verunreinigun gen, z. B. durch Feststoffteilchen aus, welche z. B. in einem der Vollmantel- Schneckenzentrifuge nachgeschalteten Separator abtrennbar sind.

Ein wesentliches Ziel der konstruktiven Weiterentwicklung von Vollmantel- Schneckenzentrifugen zur Ölgewinnung liegt in der Steigerung der Effizienz bzw. in einer Steigerung der Ölausbeute sowie - hiermit einher gehend - in der Senkung des Restölanteils in der Feststoff-/Wasserphase.

Diese Effizienzsteigerung wird dadurch erreicht, daß sich von der Trommelwan dung aus Entmischungselemente 19 nach innen in den Schleuderraum 17 erstrec ken. Diese Entmischungselemente sind im vorliegenden Fall als Bolzen 21 mit ei nem Bolzenkopf 21a, einem sich daran anschließenden Gewindebereich 21b und einem sich daran anschließenden glatt zylindrischen Bereich 21c ausgebildet. Die Bolzen durchsetzen von außen her Bohrungen 23 im Mantel 25 der Trommel 3, so daß die Bolzenköpfe 21a außen an der Trommelwandung zur Anlage kommen, wo bei der Gewindebereich 21b in ein entsprechendes Innengewinde der Bohrungen 23 eingeschraubt ist. Der stabförmige Bereich 21c steht radial oder schräg nach innen in die Trommel vor. Er hat hier eine Erstreckung bzw. Höhe h von ca. 2/3 der Schleuderraumbreite (Teichtiefe T). Die radiale Erstreckung sollte vorzugsweise derart bemessen sein, daß er bei der Verarbeitung eines Schleudergutes noch die mittlere Dispersionsphase im wesentlichen durchsetzt, nicht aber bis in die Ölphase hinein erstreckt.

Optimiert wird die vorteilhafte Wirkung der Entmischungselemente 19 durch Aus sparungen 27 im Schneckenblatt. Diese Aussparungen 27 sind bei dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 1 derart ausgebildet, daß sich in axialer Richtung vom zwei ten bis zum fünften Schneckenblatt erstreckende axiale Kanäle K ausbilden.

Ein einzelner Schneckengang mit Aussparungen 27 und Entmischungselementen 19 ist bei einer vereinfachten Ausführung ebenfalls denkbar.

Das Abtrennen der Blattabschnitte bzw. -segmente kann entweder derart erfolgen, daß das Schneckenblatt 9 bis zum Umfang des Schneckenkörpers 7 ausgetrennt wird. Alternativ und besonders vorteilhaft kann aber auch ein Restabschnitt 29 des Schneckenblattes 9 am Umfang des Schneckenkörpers 7 stehenbleiben, welcher eine radiale Erstreckung haben sollte, welche der radialen Erstreckung der Öl- und Emulsionsphase entspricht.

Mit einer derartigen Kombination aus Aussparungen 27 und Entmischungselemen ten 19 in der Förderbahn 7 läßt sich die Effizienz verschiedenster zentrifugaler Trennvorgänge überraschend deutlich steigern.

Insbesondere hat sich die Schneckenausbildung mit Aussparungen 27 und Ent mischungselementen 19 im Bereich der Ölgewinnung bewährt. Besonders bewährt hatte sich bei der Olivenölgewinnung bereits eine Zweiphasen-Trennung, bei der das Öl direkt von einem Feststoff-/Wassergemisch abgetrennt wird. Ein derartiges Verfahren wird in der EP 557 758 beschrieben. Die Effizienz dieses an sich bereits hervorragenden Verfahrens läßt sich durch die Schnecke 1 der Erfindung nochmals deutlich steigern. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn das Öl als Flüssigkeitsphase direkt in einem Zweiphasen-Trennschritt von einer zweiten Mischphase aus Wasser und Feststoffen abgetrennt wird, wobei die zerkleinerten Früchte wie Oliven oder Avocados zunächst in einer Vollmantelschneckenzentrifu ge durch eine Trennzone mit einem oder mehreren Schneckengängen 9a, . . . geleitet wird, in dem das Schneckenblatt 9 keine Aussparungen 27 aufweist und in dem kei ne Entmischungselemente 19 in der Förderbahn ausgebildet sind, woraufhin in der Trennzone ein zweiter Bereich durchlaufen wird, in dem die Aussparungen 27 im Schneckenblatt 5 und die Entmischungselemente 19 an der Trommelinnenwandung ausgebildet sind, woraufhin die Feststoffe und das Wasser an einer Stauscheibe 30 außen vorbei aus der Trennzone in den sich vorzugsweise konisch verjüngenden Abschnitt der Schnecke gefördert werden.

Nachfolgend sei die bevorzugte Lage der Aussparungen und Entmischungselemente näher beschrieben.

Vorteilhaft weist die Schnecke 1 - in Fig. 1 aus der hinteren Einlaufzone nach vor ne zum konischen Abschnitt hin betrachtet - zunächst einige Wendelgänge auf, in deren Bereich das Schneckenblatt 9 jeweils durchgehend bzw. aussparungsfrei ausgebildet ist. Vorzugsweise sind wenigstens ein oder zwei Schneckengänge durchge hend ausgebildet. In diesem Bereich sind auch keine zusätzlichen Entmischungs elemente 19 in der Förderbahn 11 vorgesehen.

An diese Zone schließen sich einige Schneckengänge 9a, . . . an, welche mit den Aussparungen 27 versehen sind und in deren Zwischenräumen bzw. in deren För derbahnen 7 jeweils mindestens eines oder jeweils mehrere der Entmischungsele mente 19 hineinragen.

Diese Zone erstreckt sich maximal bis an den Beginn des konischen Abschnittes 11 der Schnecke 1. Im Übergangsbereich vom zylindrischen zum konischen Bereich ist ferner die Stauscheibe 30 angeordnet. Im konischen Bereich sollte die Schnecke vorzugsweise aussparungsfrei ausgebildet sein.

Pro Schneckengang werden mindestens eine, vorzugsweise 2 bis 6, insbesondere 3 bis 5, ganz besonders bevorzugt 4 Aussparung(en) 27 ausgebildet. Entsprechend empfiehlt es sich, pro Schneckengang in der Förderbahn auch mindestens ein, vor zugsweise 2 bis 12 Entmischungselement(e) 19 an der Trommelinnenwandung vor zusehen. Bevorzugt werden die Entmischungselemente 19 gleichmäßig am Umfang des Schneckenkörpers 3 verteilt (Unwuchtvermeidung). Der Durchmesser der stab förmigen Entmischungselemente liegt z. B. im Bereich von 2 bis 25 mm.

Vorzugsweise beträgt die Fläche der Aussparungen etwa 50° der Scheckengangflä che.

Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung läßt sich nach einem Interpretationsversuch wie folgt beschreiben.

Im zylindrischen Teil der Trommel 3 sind durch die Trommelwand hindurch die Entmischungselemente 19 in die Trommel 3 eingeschraubt, die in das Innere, also den Schleuderraum der Trommel 3 hineinreichen. Die Entmischungselemente 19 sind also starr mit der Trommel 3 verbunden und haben somit dieselbe Rotationsgeschwindigkeit wie die Trommel 3. Die Schnecke 5 rotiert mit 10 bis 20 rpm schneller als die Trommel 3. Damit ergibt sich ein Feststofftransport in Richtung Konus, wo der Feststoff mit dem Wasser als Suspension ausgetragen wird.

Die Ausnehmungen 27 in der Schnecke 5 bewirken, daß im Bereich der Ausneh mungen (Ausnehmungen 27) kein Feststofftransport mit der Schneckengeschwin digkeit in Richtung Konus erfolgen kann. Es gibt also eine Relativgeschwindigkeit der Feststoffe im Bereich der Ausnehmungen 27, ein Teil des Breis strömt quasi rückwärts. Zum anderen ragen die Entmischungselemente in den Bereich der Aus nehmungen 27 hinein, wodurch die Rückströmung beschleunigt wird, da die Ent mischungselemente die Trommelgeschwindigkeit aufweisen, die geringer als die Schneckengeschwindigkeit ist. Dies bewirkt eine Vermischung der mittleren Phase des Feststoffbreis, wodurch die Ölfreisetzung verbessert und somit auch die Ent mischung und damit die Phasentrennung erleichtert wird (siehe Fig. 2a).

Der zu trennende Olivenbrei besteht (Fig. 2b), aus einer Ölphase (leichte Phase I, Strömungsrichtung der Pfeile in Fig. 2c, obere Abbildung), einer schweren, quasi ölfreien Feststoffphase (III, punktiertes Feststoffsediment in Fig. 2c, untere Abbil dung) mit Kernbruchstücken und de facto ölfreien Fruchtfleischpartikeln, weshalb man von einer Suspension sprechen kann, und einer mittleren Phase II (Strömungs richtung der Pfeile in Fig. 2c, mittlere Abbildung), einer Dispersion aus den Flüs sigkeiten Wasser und Öl (geringe Mengen Restöl) sowie aus Fruchtfleischpartikeln, die sofern sie noch nicht zerstört sind, Wasser und Öl eingeschlossen haben können. Aufgrund unterschiedlicher Anteile an Wasser, Öl und Feststoffpartikeln setzt sich die Dispersionsphase II aus einer weiter innen liegenden dünneren Dispersionspha se IIa und relativ zu dieser weiter außen liegenden, dickeren Dispersionsphase IIb zusammen (Fig. 2b).

Die Entmischungselemente 19 weisen eine solche Länge auf, daß sie in die Disper sionsphase II hineinragen. Sie stören also nicht die innen am Schneckenkörper ge bildete Zone I aus dem abgetrennten Öl (siehe Fig. 2c). Sie stören auch nicht die außen liegende, quasi ölfreie dicke, abgelagerte Suspension am Inneren der Trommelwand, also die Zone III, da sie dieselbe Geschwindigkeit wie die Trommel 3 aufweisen.

In der Dispersionsphase II stören die Entmischungselemente 19 in Kombination mit den Ausnehmungen 27 dagegen die "normale" Transportgeschwindigkeit des Breis. Dies ist insofern sinnvoll, da die Vollmantel-Schneckenzentrifuge nur das freie Öl als kontinuierliche Phase abtrennen kann, und nicht das in den Zellen eingeschlos sene, wie es in der spezifisch schwereren, der dicken Suspension (IIb) aus Kernen und Fruchtfleisch am Innenrand der Trommel vorliegt. Dieses freie Öl ist in der Dispersionsphase (IIa) lokalisiert.

Außerdem muß sich, radial betrachtet, das Öl in Richtung Schneckenkörper, also nach innen, bewegen können, da es spezifisch leichter als das Wasser ist. Dasselbe gilt für das freie Wasser, das spezifisch leichter als der Feststoff ist, und das somit auch nach innen bewegt wird. In radialer Richtung betrachtet hat man also eine Fest-Flüssig-Phasentrennung zusätzlich zu der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (Wasser-Öl).

Es ist aus der Filtrationstechnik bekannt, daß die Fest-Flüssig-Trennung nur dann erfolgreich ist, wenn das Haufwerk eine hinreichende Porösität hat, also wenn Ka näle im Haufwerk existieren, durch die das Fluid strömen kann. Es ist ferner be kannt, daß das Öl mit der Dekanterzentrifuge nur dann als kontinuierliche Phase gewonnen werden kann, wenn die Öltröpfchen in der Masse, dem Brei, größer als 30 µm sind, da sie sonst nicht koaleszieren.

Allerdings enthalten nur die dicke Dispersionsphase wie auch zum Teil die dünne Dispersionsphase quasi einen strukturlosen Feststoff, der ein hinreichende Fest- Flüssig-Trennung kaum gestattet. Mit den Entmischungselementen 19 wird nun mehr die Struktur inhomogen gemacht, wodurch die Abtrennung der Fluide er leichtert wird.

Ferner ragen die Entmischungselemente 19 bevorzugt auch in den Bereich der dün nen Dispersion hinein. Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß auch kleinere Öl tröpfchen mit gleich großen oder mit größeren zusammentreffen, wodurch mehr Öl koalszieren kann. So stören die Entmischungselemente 19 praktisch die laminare Strömung in der leichten und auch in der schweren Dispersionsphase, was die Ölabtrennung aus der dünnen Dispersionsphase verbessert.

Fig. 3 verdeutlicht, daß mit dem erfindungsgemäßen Dekanter eine bessere Aus beute bei der Olivenölgewinnung in der Zwei-Phasentechnik erzielbar ist, und zwar bei gleichen oder sogar höheren Durchsätzen.

Bezugszeichen

1

Vollmantel-Schneckenzentrifuge

3

Trommel

3

a zylindrischer Abschnitt

3

b konisch verjüngter Abschnitt

5

Schnecke

5

a zylindrischer Abschnitt

5

b konischer Abschnitt

7

Schneckenkörper

9

Schneckenblatt

9

a,

9

b,

9

c, . . . Schneckengänge

11

Förderbahn

12

axiale Rillen

13

Einlaufrohr

15

Verteiler

17

Schleuderraum

19

Entmischungselemente

21

Bolzen

21

a Bolzenkopf

21

b Gewindebereich

21

c stabartiger Bereich

23

Bohrungen

25

Mantel

27

Aussparungen

29

Restabschnitt

30

Stauscheibe
S Schleudergut
T Teichtiefe
h Höhe
K Kanäle
I Öl
II, IIa, IIb Dispersionsphase
III Feststoffsuspension

Claims

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge, die folgendes aufweist:
eine den Außenumfang eines Schleuderraumes (17) begrenzende Trom mel (3) und
eine in der Trommel (3) angeordnete Schnecke (5), die einen Schnec kenkörper (7) und ein diesen mehrfach umgebendes Schneckenblatt (9) aufweist, das mehrere Schneckengänge (9a, 9b, . . .) ausbildet und eine Förderbahn (11) für ein zu verarbeitendes Schleudergut begrenzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den Schleuderraum (17) zumindest abschnittsweise Entmischungs elemente (19) hineinragen, welche sich vom Innenumfang der Trommel (3) aus nach innen hin erstrecken, und
das Schneckenblatt (9) den Bereich der Entmischungselemente (19) überdeckt.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenblatt (9) an seinem Außenumfang mit Aussparungen (27) versehen ist, durch welche sich die Entmischungselemente (19) bei der Rota tion der Schnecke (5) und der Trommel (3) hindurch bewegen.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Entmischungselemente (19) stabförmig sind und einen im wesentlichen zylindrischen oder eckigen Querschnitt aufweisen.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß sich die Entmischungselemente (19) nach innen hin ver jüngen.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmischungselemente (19) rechteckig, trapezförmig, abgerundet und/oder zumindest abschnittsweise verjün gend und/oder verbreiternd ausgebildet sind.

6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmischungselemente (19) von außen Bohrungen (23) im Mantel (25) der Trommel (3) durchsetzen.

7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmischungselemente (19) als Bolzen (21) mit einem Bolzenkopf (21a), vorzugsweise einem sich daran anschließenden Gewindebereich (21b) und einem stabartigen Bolzenbereich (21c), ausgebil det sind.

8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmischungselemente (19) so weit in den Schleuderraum (17) hineinragen, daß sie bei der Verarbeitung eines Schleu dergutes zur Ölgewinnung im wesentlichen eine Feststoffphase und eine Dispersionsphase aus Wasser und Öl nicht aber eine innere Ölphase durch setzen.

9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entmischungselementen (19) und dem Schneckenkörper (7) ein Abstand von 25-80% der Breite des Schleu derraumes (Teichtiefe T) besteht.

10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entmischungselementen (19) und dem Schneckenkörper (7) ein Abstand von 30-60% der Breite des Schleu derraumes besteht.

11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entmischungselementen (19) und dem Schneckenkörper (7) ein Abstand von 50-60% der Breite des Schleu derraumes besteht.

12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenblatt (9) an seinem Außenum fang eine kontinuierliche Aussparung über eines oder mehrere axial versetzte Entmischungselemente aufweist.

13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (27) derart ausgebildet sind, daß im Bereich des Aussparungen am Schneckenkörper (7) jeweils ein Re stabschnitt (29) des Schneckenblattes (9) am Umfang des Schneckenkörpers (7) verbleibt.

14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Restabschnitte (29) eine radiale Erstreckung aufweisen, welche zumindest der radialen Erstreckung der inneren Ölphase bei der Ölgewinnung entspricht.

15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) und die Schnecke (5) jeweils einen zylindrischen Abschnitt (5a) und einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, wobei die Aussparungen (27) und Entmischungselemente (19) ausschließlich im Bereich der zylindrischen Abschnitte (3a, 5a) ausgebildet sind.

16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (27) derart ausgebildet sind, daß sich in axialer Richtung Kanäle in dem Schneckenblatt (9) ausbilden.

17. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (27) bei einer mehrgängigen Schnecke derart ausgebildet sind, daß sich in Umfangsrichtung Kanäle in dem Schneckenblatt (9) ausbilden.

18. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (27) derart an der Schnecke (5) ausgebildet sind, daß sich in axialer Richtung mindestens ein sich über mehrere Schneckengänge (x + 1, . . .) hinweg erstreckender axialer Kanal (K) und/oder ein zur Mittelachse der Schnecke (1) winkliger Kanal und/oder ein zick-zackartiger Kanal ausbildet.

19. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Schneckengang mindestens eine Ausspa rung (27), vorzugsweise zwei bis sechs, im Schneckenblatt ausgebildet ist/sind.

20. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Umlauf der Förderbahn (11) mindestens ein, vorzugsweise zwei bis zwölf Entmischungselemente von der Trommel (3) vorstehen.

21. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmischungselemente (19) - bezogen auf einen oder mehrere Wendelgänge - gleichmäßig am Innenumfang der Trom mel (3) verteilt sind.

22. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei vorzugsweise direkt aufeinan der folgende Schneckengänge der Zentrifuge mit den Entmischungselemen ten (19) und Aussparungen (27) versehen sind.

23. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenkörper (7) mit einer Stauscheibe (30) versehen ist.

24. Verfahren zur Ölgewinnung aus Früchten oder Saaten, dadurch gekennzeich net, daß
das Öl als Flüssigkeitsphase direkt in einem Zweiphasen-Trennschnitt von einer zweiten Mischphase aus Wasser und Feststoffen abgetrennt wird, und
daß in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ein Schneckenbereich durchlaufen wird, in dem Aussparungen (27) im Schneckenblatt (9) und sich von der Trommel (3) nach innen erstreckende Entmischungsele mente (19) in der Förderbahn (7) ausgebildet sind.