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Verfahren zur Extraktion löslicher Bestandteile aus Feststoffen mittels
einer Flüssigkeit Es sind Vorrichtungen bekanntgeworden, in denen vorwiegend Stoffe
aufgelöst oder durch Auflösung von anderen festen Stoffen getrennt werden. Sie bestehen
im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter, der mit der Löseflüssigkeit gefüllt
ist. Die zu behandelnden Stoffe werden von oben in die Flüssigkeit geleitet, sinken
mit einer Geschwindigkeit zu Boden, die dem spezifischen Gewicht der Stoffe entspricht,
und werden auf dem Wege durch die Flüssigkeit aufgelöst. Falls Rückstände verbleiben,
sammeln sich diese auf dem Boden des Behälters und werden dort ausgetragen. Haften
noch lösbare Stoffe an den Rückständen, dann werden diese zur Nachbehandlung in
den oberen Teil des Behälters zurückgeführt. Die Aufnahmefähigkeit der Löseflüssigkeit
wird durch eine bestimmte Menge stetig zufließender frischer Flüssigkeit erhalten,
die in der gleichen Menge als gesättigte Flüssigkeit aus dem Behälter abgezogen
wird.
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Vorrichtungen dieser Art werden vorwiegend für die Auflösung von
Salzen, die an Mineralien gebunden sind, oder anderen leicht lösbaren Stoffen eingesetzt.
Der Auflöseprozeß vollzieht sich in solchen Fällen in einer verhältnismäßig kurzen
Zeit. Wenn aber Stoffe behandelt werden, in denen die zu lösenden Stoffe in Zellen
eingeschlossen sind, beispielsweise der Zucker in der Zuckerrübe oder das 01 in
ölhaltigen Früchten, dann wird für die Lösung bzw.
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Auslaugung der Stoffe eine wesentlich längere Zeit benötigt.
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Für die Behabndlung solcher Stoffe, die auch in großen Mengen anfallen,
sind Vorrichtungen entwickelt worden, iii denen die Feststoffe in einer kontinuierlichen
Bewegung im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Löseflüssigkeit geführt werden.
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Die Behandlung der anfallenden großen Stoffmengen bereitet insofern
Schwierigkeiten, weil jedes einzelne Stoffteilchen den Prozeß unter den gleichen
Auslaugebedingungen durchlaufen muß, wenn jedes Teilchen nach der Behandlung den
gleichen Auslagegrad zeigen soll. Das versucht man durch eine mehr oder weniger
weitgehende Aufteilung der zu-behandelnden SIengen zu erreichen. Die so unterteilte
Stoffmenge wird vermittels Kettenförderer in horizontaler oder vertikaler Richtung
hin und her bzw. auf und ab hewegt oder in stehenden Behältern vermittels mechanischer
Hilfseinrichtung nach oben oder unten gefördert oder auch in sich drehenden Trommeln
vermittels Hubeinrichtungen im Gegenstrom zur Flüssigkeit bewegt. In allen Fällen
sind: es mehr oder weniger zusammenhängende Stoffmengen, die durch den Prozeß gefördert
werden. Es bleibt nicht aus, daß bei einer solchen ArbeitsweisederAuslaugegrad zwischen
den einzelnen Teilchen der zusammenhängenden Stoff-
mengen verschieden groß-Ist-,
zumal diese, je nach der Art des Transportes, während der Bewegung verdichtet werden
und die einzelnen Teilchen dann mehr oder weniger mir der Löseflüssigkeit in Berührung
kommen. Dieser ungleiche Verlauf der Auslaugung führt zu einer Verlängerttng der
Behandlungszeit, die leicht auf das Doppelte der : notwendigen steigen kann, wenn
ein tragbarer durchschnittlicher Auslaugegrad angestrebt wird. Mit dier Verlängerung
der Behandlungszeit steigt auch beiJ igleictien Leistungen die Größe der Behandlungsapparatur.
Damit sinkt die Wirtschaftlichkeit der Anlage, die-noch weiter ungünstig beeinflußt
wird durch den Verlust der Auslaugestoffe, die mit dem'vweniger ausgelaugten Teil
der Stoffmengen abgeleitet werden.
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Diese Nachteile treten rticht auf, wenn jedes Teilchen des zu behandelnden
Stoffes den Prozeß unter gleichen auslaugebedingungen druchläuft. das geschieht
in den eingangs beschriebenen Vorrichtungen. in denen die zu behandelnden Stoffe
in der Löseflüssigkeit absinken und jedes Teilchen von der Löseflüssigkeit umspült
wird.
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Die vorliegende Aufgabe besteht darin, den Vorteil der freien Bewegung
der ; Stoffteilchen in der Löseflüssigkeit mit dem Vorteil einer Gegenstrombehandlung
der Stoffe zu vereinigen.
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Das wird gemäß der ErFindung erreicht. wenn die Feststoffe mit der
Löseflüssigkeit durch mehrere hi ntereinandergeschaltete, schleifenartig ausgebildete
Stufen geführt werden und nach der Durchströmung jeder Stufe von der Flüssígkeit
getrennt und in die nächste Stufe geleitet werden. Die von den Feststoffen getrennte
Loseflü§gfgkeit wird dann im Verlauf des Stufenwechsels in die vorhergehende Stufe
geleitet
und 1 die gegenläufige Bewegung zweischen Leseflüssigkeit und zu i) behandelnden
feststoffen erreicht. die Verwehzei LlC Stoffes während Llen Durchlallf eincr Schleife
entspricht einer Stufe, ill der ei Teil des Gesamtgefälles zwischen der frischen
Flussigkeit und dem Ciehalt an löslichen Bestandteilen des zu behandelnden Stoffes
ausgenutzt wird. Die Gesamtzahl der Schleifen hzw. Zahl der Behandlungs stufen tst
gegeben durch das Teilgetälle. das 11 jede Stufe ausgenutzt werden soll.
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Für tlie ausscheidung des Stoffes aus dem Flüssiglceitsstrom können
Vorrichtungen eingesetzt werden. wie sie in bekannter Art für die Trennung von Feststoffen
aus einer Flüssigkeit benutzt werden, z B.
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Siebschnecke, Hydrozyklon, Siebtrommel usw. Es ist zu beachten, daß
der Stoff in der Vorrichtung durch eine leichte Verdichtung von der Flüssigkeit
getrennt wird. weil die verbleibende Flüssigkeit das Gefälle in der nächsten Stufe
herabsetzt. SVird die Austragevorrichtung einerseits mit der Auslaufstelle einer
Schleife und andererseits, das ist die Austragstelle des von der Flüssigkeit getrennten
Stoffes. mit der von der Flüssigkeit bereits durchströmten Schleife verbunden, dann
erreicht man eine ununterbrochene Bewegung des Stoffes von einer Stufe zur anderen
und damit einen kontinuierlichen Verlauf des Pr zesses von der Eintrittsstelle bis
zur Austragestelle des Stoffes. Derselbe wird in der Flüssigkeit schwimmend durch
die einzelnen Schleifen bzw. Behandlungsstufen getragen, so daß alle Stoffteilchen
mit der Flüssigkeit in Berührung kommen und gleichen Auslaugebedingungen unterliegen.
Die verschiedenen Behandlungsstufen werden durch die Austragevorrichtung so getrennt,
daß ein Wechsel der Flüssigkeit oder der Stoffteilchen von einer Stufe in die andere
nicht möglich ist. Außerdem wird der Stoff vor dem Übergang von einer Stufe zur
anderen weitgehend von der Flüssigkeit getrennt. so daß das Gefälle der nächsten
Stufe nicht durch übernommene Flüssigkeit der Vorstufe vermindert wird.
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Damit sind die Voraussetzungen für die Erreichung einer weitgehenden
Absonderung der löslichen Bestandteile in einer Zeit gegeben, die sich der praktisch
erreichbaren nähert. Hinzu kommt der Vorteil eines einfachen Transportes des Stoffes
vermittels der Flüssigkeit, in der der Stoff ohne Schwierigkeiten über einen langen
Weg geführt werden kann. Die Menge der Flüssigkeit, die den Prozeß durchläuft, ist
gegeben; sie steht in einem bestimmten Verhältnis zur Menge des zu behandelnden
Stoffes und durchströmt die Schleifen in gleichbleibender Menge. Die in jeder Schleife
umlaufende Flüssigkeitsmenge kann aber gesteigert werden, so daß jeder zu behandelnde
Stoff in der Flüssigkeit schwimmend transportiert werden kann.
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Die Fig. I zeigt eine Anlage für die Auslaugung von Zuckerrübenschnitten
in schematischer Darstellung mit Abscheidung der Schnitte aus dem Flüssigkeitsstrom
vermittels wasserdurchläss iger Schnecke.
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Der Weg der AuslaugeHüssigkeit ist durch die strichpunktierte Linie
und die Bewegungsrichtung durch Pfeile gekennzeichnet. Die frische. heiße Auslaugeflüssigkeit
wird bei 1 in die Schleife 2 und bei 3 durch den Siebboden der Schnecke4 vermittels
Pumpe 5 in die Schleife 6 geleitet. Die Flüssigkeit strömt dann weiter durch die
Schleifen 7. 8, g und 10 und fließt mit dem gelösten Zucker gesättigt in den Behälter
14.
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Die gestrichelt Linie zeigt der Weg der /.u handelnden Schnitte uncl
die Pfeile die Bewegungsrichtung. Die Schnitte werden >ei 11 iii (lie Schnecke
12 geleitet und vor den Eintritt in rlic schleife 10 auf die zulässige Temperatur
erhitzt. Das geschieht vermittels cler gesättigten Auslaugeflüssigkei. ctic .111
dem Behälter 14 vermittels der Pumpe 15 durch ilei vorwärmer 16 gedrückt und über
den Verteiler 17 durch die Schnitte uncl den siebboden der schnecke wieder ill den
Behälter 14 geleitet wird. Die aus der Schleife 10 in den Behälter 14 ablaufende
gesättigte Auslaugeflüssigkeit vird in der gleichen menge bei 18 der weiteren Verwendungsstelle
zugeleitet. Die in der Schnecke 12 leicht verdichteteii und entwässerten Schnitte
werden hei 19 in die Schleife 10 geleitet und in dem injektorartig ausgebildeten
Teil der Aufgabestelle 19 aufgelöst und in der Flüssigkeit schwimmen durch die Schleife
10 bis zur Austragstelle 20 gefördert. Die Flüssigkeit durchströmt hier den Siebboden
der Austrageschnecke 21. während die Schnitte vermittels der Schnecke leicht verdichtet
und entwässert in den injektorartig ausgebildeten Teil 22 der Schleife 9 geleitet
werden. Dieser Weg wiederholt sich durch die folgenden Schleifen bis zur Austragestelle
3 der Schleife 2.
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Die Verdichtung der Schnitte in der Nlündungsstelle der Austrageschnecken
verhindert einen Flüssigkeitswechsel zwischen den Schleifen, desgleichen den Austritt
der Flüssigkeit an der Ablaufstelle 23 der ausgelaugten Schnitte, die dort unter
einem der Höhe der Schleife entsprechenden Druck steht.
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Die Fig. II zeigt die Behandlung gekörnter Ölfrüchte vermittels einer
Flüssigkeit und Ausscheidung derselben aus dem Flüssigkeitsstrom vermittels Hydrozyklon,
mit dessen Anwendung die Schwierigkeiten beseitigt sind, die durch Siebversetzungen
auftreten.
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Die Behandlungsflüssigkeit bewegt sich entsprechend der strichpunktierten
Linie. Die frische Flüssigkeit wird vermittels Pumpe 25 durch den injektorartig
ausgebildeten Teil 26 der Schleife 27 geleitet, durchströmt den Hydrozyklon 28 und
verläßt denselben durch das Rohr 29. Die Pumpe 30 fördert die Flüssigkeit weiter
durch den injektorartig ausgebildeten Teil 31 der Schleife 32 und durch den Hydrozyklon
33 und. Leitung 34 in die folgende Schleife 35. Dieser Weg der Flüssigkeit wiederholt
sich bis zu dem Zyklon 36, aus dem sie über das Rohr 37 gesättigt in den Behälter
38 abgeleitet wircl.
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Die bei 25 in den Prozeß geleitete frische Flüssigkeit wird in der
gleichen Menge bei 39 gesättigt aus dem Prozeß abgeleitet.
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Die gekörnten Olfrüchte werden bei 40 in die Aufgabeschnecke 41 geleitet
und vor dem Eintritt in die Schleife 42 vermittels der gesättigten Flüssigkeit vorbehandelt,
die vermittels der Pumpe 43 über den Verteiler 44 durch den Stoff und den Siebboden
der Schnecke wieder in den Behälter 38 abgeleitet wird.
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In der Mündung der Schnecke 41 werden die Ölfrüchte verdichtet und
in den injektorarig ausgebildeten Teil 45 der Schleife 42 geleitet, durchwandern
diese mit dem Flüssigkeitsstrom und werden in dem Zyklon 36 von der Flüssigkeit
getrennt. Die Flüssigkeit verläßt den Zyklon durch das Rohr 37. während der Stoff
im unteren Teil des Zyklons verdichtet und. durch den in dem Hydrozyklon herrschenden
Überdruck von der Flüssigkeit weitgehend getrennt. in den injektorartig ausgebildeten
Teil 46 der Schleife 35 geleitet wird. Der Stoff. durchläuft mit der Flüssigkeit
dann die Schleife 35, wird in dem folgenden
Zyklon wieder ausgeschieden
und in die nächste Schleife geleitet. Dieser Weg wiederholt sich bis zum letzten
Zyklon 28. dessen austrittsstelle 47 mit der Austrageschbnecke 48 in Verbinsung
steht. In dieser Schnecke wird der Stoff stärker verdichtet und von der Flüssigkeit
so weit wie möglich getrennt. Die abgeprellte Flüssigkeit wird mit in die zweite
Stufe des Prozesses geleitet und der Preßrückstand bei 49 cler weiteren Verarbeitungsstelle
zugeleitet. Die Zahl cler gezeichneten Schleifen hat für die Ausführung keine Bedeutung,
die Schleifen zeigen nur den Ablauf des prozesses. Auch die Form der Schleitfen
kann sich den örtlichen Verhältnissen entsprechend ändern. l>esonders dann. wenn
durch eine Höhenbeschränkung die Schleifen in der Ebene oder in einer Spirale angeordnet
werden.