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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Rohrzucker aus Zuckerrohr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Rohrzucker
aus Zuckerrohr und insbesondere zur Steigerung der Ausbeute an Rohrzucker bei verminderten
Gewinnungskosten.
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Bei einem bekanntenVerfahren werden die Zuckerrohrstengel zunächst
auf Teilchengröße zerkleinert, so daß sie einem Walzwerk oder Quetschwerk eingegeben
werden können. In diesem Quetschwerk werden die Zuckerrohrteilchen sehr starkem
Druck ausgesetzt, so daß die einzelnen safthaltigen Zellen des Zuckerrohrs in großem
Ausmaß verformt und gebrochen werden. Auf diese Weise wird der größte Teil des Zuckersaftes
aus dem Zuckerrohr ausgepreßt und kann abgeleitet werden.
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Der Zuckerrohrrest, nachstehend als »Bagasse« bezeichnet, verläßt
das Quetschwerk als eine Art Brei, welcher faserige Teile des Zuckerrohrs und zurückbleibenden
Zuckersaft, der in dem ersten Quetschwerk nicht mit ausgepreßt wurde, enthält. Diese
Bagasse wird dann mit einer Wasch- oder Extraktionsflüssigkeit behandelt, indem
diese Flüssigkeit entweder auf die Bagasse aufgesprüht oder die Bagasse in die Flüssigkeit
eingetaucht wird.
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Die Extraktionsflüssigkeit soll den restlichen, in den Zwischenräumen
zwischen den Bagassefasern und auf den äußeren und inneren Oberflächen der Wände
der gebrochenen Zellen befindlichen Zuckersaft herauslösen, so daß, wenn man die
Bagasse durch ein weiteres Quetschwerk führt, der restliche Zuckersaft herausgezogen
wird.
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Es ist auch bekannt, das beschriebene Verfahren mehrere Male zu wiederholen,
um möglichst viel Zuckersaft aus dem Zuckerrohr herauszuziehen.
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Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Wirkungsgrad
des Wasch- oder Extraktionsvorganges begrenzt ist, weil die Extraktionsflüssigkeit
nicht völlig in die gebrochenen Zellen und/oder Zwischenräume zwischen den Fasern
des Zuckerrohrs eindringen und den dort befindlichen Zuckersaft herauslösen kann.
Es wird angenommen, daß dieses unvollständige Eindringen der Flüssigkeit in die
gebrochenen Zellen auf die Anwesenheit von Luftblasen in der Bagasse zurückzuführen
ist. Diese Luftblasen gelangen in die Bagasse, wenn diese die letzte Walze des ersten
Quetschwerkes verläßt und sich dann infolge des Wegfalls des Walzendruckes ausdehnt.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Extraktionsflüssigkeit an der
oder nahe der Auslaßstelle des Quetschwerkes in die Bagasse einzugeben, wobei die
Bagasse während der Behandlung mit der Extraktionsflüssigkeit unter einem gewissen
Druck gehalten wird.
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Dieses Verfahren erbrachte jedoch auch keinen augenscheinlichen Vorteil,
weil, sobald der Walzendruck auf die Bagasse nachließ, mit der Extraktionsflüssigkeit
Luft in die gebrochenen Zellen hineingezogen wurde und somit wiederum Luftblasen
auftraten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die obengenannten Nachteile
zu vermeiden und den Grad der Gewinnung von Zuckersaft zu erhöhen.
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Gemäß der Erfindung wird die Bagasse in zusammengepreßtem Zustand
vom Quetschwerkauslaß unmittelbar in die Extraktionsflüssigkeit eingegeben und kann
sich dort ausdehnen, wobei die Flüssigkeit für den Ouetschwerkauslaß als Verschluß
dient und verhindert, daß irgendwie Luft in die Bagasse gezogen wird. Während der
Ausdehnung kann somit in die verschiedenen gebrochenen Zellen und Zwischenräume
in der Bagasse keine Luft hineingezogen werden. Vielmehr ist jederTeil der Bagasse
- abgesehen von den Innenflächen ungebrochener Zellen - mit Extraktionsflüssigkeit
benetzt. Die so behandelte Bagasse wird dann in das nächste Quetschwerk eingegeben.
Der Extraktionswirkungsgrad wird infolge der
vollständigeren Auflösung
des restlichen Saftes durch die Extraktionsflüssigkeit erhöht, da die Flüssigkeit
alle gebrochenen Zellen und Zwischenräume in der Bagasse erreicht.
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Es gibt nun mehrere Wege, um die Bagasse, wie dies die Erfindung vorsieht,
aus dem Quetschwerk unter Flüssigkeitsverschluß abzuführen. Bei einer Ausführungsart
ragt die Auslaßöffnung des Quetschwerkes in einen mit Extraktionsflüssigkeit gefüllten
Trog, so daß sich die Bagasse nach Verlassen des Quetschwerkes in dieser Flüssigkeit
ausdehnen und dann aus dem Trog zur nächsten Quetschbehandlungsstelle gebracht werden
kann.
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Bei einer anderen Ausführungsart ist am Auslaß des Quetschwerkes ein
ähnlicher Flüssigkeitsverschluß vorgesehen, aber derart, daß die Mischung aus Bagasse
und dem Überschuß an Extraktionsflüssigkeit vom Verschlußbehälter in einen weiteren
Behälter überströmt, von wo aus sie zum nächsten Quetschwerk gebracht wird.
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Die oben beschriebenen Anordnungen können noch insofern verbessert
werden, als ein Flüssigkeitsverschluß vorgesehen ist, bei dem der größte Teil des
Flüssigkeitsüberschusses abgezogen wird, bevor die Bagasse diese Verschlußstelle
verläßt. Damit ist die Bagasse zur Behandlung auf Bandförderern geeignet und kann
mit einem Minimum an weiteren Entwässerungsmitteln in das nachfolgende Quetschwerk
eingegeben werden.
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Es wurde gefunden, daß mit der oben beschriebenen Erfindung eine Erhöhung
des Auszuges in jedem der aufeinanderfolgenden Tandemquetschwerke erzielt wurde
und daß die Gesamterhöhung 1,0% des insgesamt herausgezogenen Zuckers erreichte,
unter der Voraussetzung, daß alle Tandemquetschwerke außer dem letzten mit der Erfindung
ausgerüstet waren. Weitere Vorteile der Erfindung sind aus dem Folgenden ersichtlich.
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Die Erfindung wird im einzelnen in Verbindung mit den Zeichnungen
beschrieben. In diesen zeigt Fig. 1 ein Zuckerquetschwerk mit einer Vorrichtung
gemäß einer Ausführungsart der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein
Zuckerquetschwerk nach Fig. 1 mit einer Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsart
der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2 mit
Einzelheiten des neuen Flüssigkeitsverschlusses am Auslaß des Zuckerquetschwerkes
in Seitenansicht, Fig. 4 und 5 Einzelteile der Vorrichtung nach Fig. 3 und Fig.
6 die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung in schaubildlicher Ansicht.
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In Fig. 1 bilden die drei Walzen 1, 2 und 3, die in der durch Pfeile
angezeigten Drehrichtung umlaufen, eine Zuckerquetschwerkstufe. Diese Walzen sind
drehbar zwischen seitlichen Wangen gelagert und durch passende Antriebsmittel herkömmlicher
Art angetrieben.
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Das vorher in kleine Stückchen gebrochene Zuckerrohr 4 wird über eine
entsprechende Rutsche 5 in das Quetschwerk eingeführt. An der Auslaßseite des Quetschwerkes
ist ein Trog 6 angeordnet, und zwar derart, daß die Auslaßöffnung des Quetschwerkes
von dem Trog 6 völlig abgeschlossen ist.
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Der Flüssigkeitsstand wird in dem Trog 6 oberhalb der Auslaßöffnung
der Quetschwerkstufe durch Extraktionsflüssigkeit 7 gehalten, die durch eine Einlaßöffnung
8 zugführt wird. Eine augenscheinliche Bestätigung dafür, daß der Auslaß des Quetschwerkes
ordnungsgemäß verschlossen ist, erhält man dadurch, daß die Flüssigkeit auch den
Raum zwischen der Vorderplatte des Troges 6 und der Walze 2, wie dies durch die
gestrichelte Linie 39 für die Flüssigkeitshöhe angedeutet ist, ausfüllen kann.
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Die aus dem Zerquetschen der Zuckerrohrteilchen 4 entstehende Bagasse
7 wird dann von den Walzen 2 und 3 in zusammengedrücktem Zustand und unter dem Flüssigkeitsverschluß
in den Trog 6 ausgestoßen, wo sie sich unter völligem Luftabschluß ausdehnt. In
den Trog 6 ragen geeignete Fördermittel 9, um die Bagasse 7 in die nächste Quetschwerkstufe
oder an eine andere Stelle zu transportieren.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Trog 13 trichterförmig
ausgebildet und unter einem Winkel angeordnet, so daß das äußere Ende der unteren
Wandung des Trichters einen Überlauf oder ein Wehr 14 bildet, das über eine Rutsche
15 mit einem weiteren Behälter 17 verbunden ist, in den die Fördermittel 9 hineinragen.
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An der oberen und der unteren Wandung des trichterförmigen Troges
13 sind zwei Einlaßöffnungen 8 und 16 vorgesehen, durch die die Extraktionsflüssigkeit
in den Trichtertrog 13 eingegeben und damit der Flüssigkeitsverschluß über der Auslaßöffnung
des Quetschwerkes aufrechterhalten werden kann. Wie schon beschrieben, erhält man
eine augenscheinliche Bestätigung für einen ordnungsgemäßen Verschluß dadurch, daß
die Flüssigkeit auch den Raum zwischen der oberen Wandung des Troges 13 und der
Walze 2 ausfüllt, wie dies durch die gestrichelte Linie 39 für den Flüssigkeitsstand
angedeutet ist.
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Diese Anordnung gewährleistet eine konstante Höhe der Extraktionsflüssigkeit
in dem Trog 13 oberhalb der Auslaßöffnung des Quetschwerkes. Jeder Überschuß an
Flüssigkeit fließt zusammen mit der Bagasse über das Wehr 14 in den Behälter 17,
wo die Flüssigkeit am Auslaß 10 abgezogen und mittels einer Pumpe 11 zusammen
mit etwa notwendiger zusätzlicher Flüssigkeit aus einem Tank 12 wieder den öffnungen
8 und 16 zugeführt wird, um den Flüssigkeitsstand in dem Trog 13 oberhalb der Auslaßöffnung
der Quetschwerkstufe beizubehalten.
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Einzelheiten dieser letztgenannten Anordnung zusammen mit weiteren
Abwandlungen sind nachstehend an Hand der Fig. 3 bis 6 beschrieben.
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Bei der in diesen Figuren dargestellten Vorrichtung sind die drei
Walzen 1, 2 und 3 wie bereits beschrieben angeordnet. Auch führt bei dieser Vorrichtung
die Rutsche 5 das vorbereitete Zuckerrohr in das Quetschwerk, aus dem es durch die
Auslaßöffnung 37, die von den Walzen 2 und 3 gebildet wird, als Bagasse heraustritt.
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Diese öffnung 37 wird von einem trichterförmigen Trog 13, der mit
Extraktionsflüssigkeit gefüllt ist, völlig abgeschlossen. Der Trog 13 besitzt einen
rechteckigen Querschnitt, wobei zwei gegenüberliegende Seiten von den beiden Seitenwandungen
18 und 19 und die beiden anderen Seiten von einer oberen Wandung 20 (Fig.
5) und einer unteren Wandung 21 (Fig.4) gebildet werden, welch letztere unter verschiedenen
Winkeln zur Horizontalebene angeordnet sind und somit einen schrägen Trichter bilden,
dessen enges unteres Ende über bzw. unter der Auslaßöffnung 37 mit den Walzen 2
und 3 in Berührung stehen, während sein oberes Ende 38 oberhalb der Höhe der Auslaßöffnung
37
liegt. Um einen direkten Anschluß an die Walze 3 zu erhalten, besitzt die untere
Wandung 21 einen gezahnten Dichtungsstreifen 40, der in entsprechende Nuten der
Walze 3 paßt.
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Die Extraktionsflüssigkeit wird in den Trichter 13 durch die Öffnungen
8 und 16 der oberen bzw. unteren Wandung 20, 21 eingegeben. Wie schon beschrieben,
wird die Flüssigkeit aus einem Vorratstank durch Leitungen 22 und 23, die in entsprechenden,
einen Verschluß der C)ffnungen 8 und 16 bildenden Anschlußköpfen 24 und 25 enden,
gepumpt.
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Um den Leckverlust an Extraktionsflüssigkeit am unteren Ende des Trichtertroges
13 zu verringern, wird die untere Wandung 21 immer in dichter Berührung mit der
Walze 3 gehalten, und zwar indem die Wandung 21 von einem unter dauerndem Federdruck
stehenden, eine geringe Parallelbewegung der Wandung 21 zulassenden Lenkergetriebe
gehalten wird. Dies ist in Fig.3 für die Wandung 21 durch das Lenkergetriebe 29
gezeigt, das einen Steuerarm 30 besitzt und unter dem Einfluß einer Druckfeder 31
steht.
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Die oberen Enden der Wandungen 20 und 21 sind durch
Roste 32 und 33 verlängert, um eine Trennung von überschüssiger Extraktionsflüssigkeit
von der Bagasse zu gestatten, bevor die Bagasse das obere Ende des Troges 13 verläßt
und in die nächste Quetschwerkstufe gelangt. Der Rost 32 liegt in derselben Ebene
wie die zugehörige Wandung 20, während sich der untere Rost 33 parallel zu der Wandung
21, jedoch etwas unter dieser erstreckt. Der Scheitel 14 des Rostes 33 dient als
Wehr oder Überlauf für die Bagasse.
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Das Aufbauen bzw. Ansammeln von Bagasse zwischen dem Anfang des oberen
Rostes 32 an dem Ende der Wandung 20 und dem Anfang des unteren Rostes 33 am Ende
der Wandung 21 sowie dem Scheitel 14 des Rostes 33 setzt dem Fluß der Extraktionsflüssigkeit
über den Scheitel bzw. das Wehr 14 Widerstand entgegen und begünstigt das Abfließen
der Extraktionsflüssigkeit durch den oberen und unteren Rost.
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Der überschuß an Extraktionsflüssigkeit, der durch den Rost 33 abfließt,
wird in einem Auffangbehälter 17 gesammelt. Der Flüssigkeitsüberschuß, der durch
den Rost 32 abgezogen wird, tritt durch eine passende Öffnung 35 in der Seitenwandung
18 in eine Leitung 34, die zu dem Auffangbehälter 17 führt.
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Eine Auslaßöffnung 10 am unteren Ende des Auffangbehälters 17 verbindet
diesen über eine Leitung 36 mit einer geeigneten Pumpeinrichtung zur Rückführung
der Extraktionsflüssigkeit in den Trog 13, wie diese bereits in Verbindung mit Fig.
2 beschrieben wurde.
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Diese Anordnung gewährleistet mit einem Minimum an überschüssiger
Extraktionsflüssigkeit einen dauernden Flüssigkeitsverschluß der Auslaßöffnung 37
zwischen den Walzen 2 und 3. Wie schon beschrieben. erhält man eine augenscheinliche
Bestätigung für einen einwandfreien Flüssigkeitsverschluß der Auslaßöffnung 37 des
Quetschwerkes dadurch, daß die Flüssigkeit auch den Raum zwischen der oberen Wandung
20 und der Walze 2 füllt.
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Die abgezogene Extraktionsflüssigkeit besitzt nur einen kleinen Anteil
an Fasern, da die Bagasse selbst als Sieb wirkt. Sie eignet sich daher bei einem
Minimum an Siebarbeit für eine Rückführung.
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Die beschriebene Vorrichtung erleichtert darüber hinaus die Behandlung
der Bagasse auf Bandförderern od. dgl., vermindert die Menge an rückgeführter Extraktionsflüssigkeit
auf ein Minimum und vereinfacht die Anlage unter Verringerung der Kosten derselben.
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Wenn eine Quetschwerkstufe gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, findet
kein Leckverlust an Extraktionsflüssigkeit in Einlaufrichtung durch die Auslaßöffnung
37 in den Saft bzw. Brei an der ersten Walze statt, und zwar weder bei normalem
Betrieb des Quetschwerkes noch bei Betrieb des Quetschwerkes ohne Zuführung von
Zuckerrohr noch bei Stillstand des Quetschwerkes.
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Allerdings gelangen geringe Mengen an Extraktionsflüssigkeit als Film,
der die Oberfläche der Walze 2 benetzt und daran haftenbleibt, in den Saft bzw.
Brei an der ersten Walze des Quetschwerkes und werden dort in diesen eingemischt.
In Fällen, wo es wichtig ist, diese übertragung des Films an Extraktionsflüssigkeit
zu vermeiden, kann dieser von der Oberfläche der Walze 2 durch Aufblasen mittels
Luftdüsen entfernt werden.
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Die Erfindung wurde nur für eine Quetschwerkstufe beschrieben, jedoch
kann die gleiche Anordnung auch an weiteren Quetschwerkstufen vorgesehen sein.