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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrahieren von Zuckerrübenschnitzeln
Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende und wirkende Extraktionsanlage,
die zwar weitgehend auf den Erfahrungen sowohl der periodischen (klassischen) Diffusion
als auch der kontinuierlichen Diffusion aufbaut, dabei aber wesentliche, Momente
aufweist, welche geeignet sind, einen kontinuierlichen Extraktionsvorgang zu verbessern.
Gemeinsam ist heute allen Systemen, soweit sie den hohen Anforderungen der Wirtschaftlichkeit
entsprechen, daß sie im Gegenstrom arbeiten bzw. in partieHen Gleichstromphasen,
die im Gegenstrom geschaltet sind. In der sogenannten klassischen Diffusion, welche
aus einzelnen hintereinandergeschalteten Zellen besteht, ruht das Material, während
das Lösungsmittel hindurchgedrückt wird.
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Eingehende Untersuchungen haben nun bei der Konstruktion der periodisch
arbeitenden Gefäß-
diffusion optimale Proportionen zwischen Schichthöhe und
Durchmesser und Siebfläche ergeben. Im Interesse einer schnellen Arbeit, welche
die Gefahr störender Nebenerscheinungen (Zersetzungen) verringert, sind die Siebflächen
wesentlich vergrößert worden durch Kunstgriffe wie wellige Oberfläche, konische
Ausbildung des Verschlusses usw. Außerdem ist man bemüht, den Druck auf die SiebflÜchen
zu entlasten, indem man die Höhe der Diffuseure zugunsten des Durchmessers reduziert,
und ferner, indem man in den Füllraum Ketten oder ähnliche Entlastungselemente (»Tannenbäume«)
einbaut.
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Trotz aller auf dem konstruktiven Gebiet liegenden Anstrengungen hat
es sich nicht verhindern lassen, daß sich die Siebe zeitweilig versetzen, oder daß
sich Kanalbildungen in der zu extrahierenden Masse ergeben und damit eine ungleichmäßige
Auslaugung hervorrufen.
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Die Entwicklung zur kontinuierlichen Diffusion ging zunächst andere
Wege, jedenfalls hinsichtlich der in der Praxis verwirklichten Konstruktionen. So
wurden entwickelt: Die sogenannten Kettendiffuseure System Ollie.r, das System Silver
und die liegenden Diffuseure System Rabe, Rapid und die Berg&Trommel. Erst in
den Nachkriegsjahren setzte, die erfolgreiche Entwicklung von kontinuierlichen Diffuseuren
stehender Bauart ein, die äußerlich im Aufbau an eine aufeinandergesetzte, periodisch
arbeitende Batterie erinnern. In diesen wird der Transport der Pflanzenmasse in
Anlehnung an eine Jahrzehnte alte erfinderische Entwicklung mittels Schnecken in
durchgehender, unterbrochener Form oder auch mittels Flügeln, die in Schraubenlinien
am Drehkörper befestigt sind, bewirkt, wobei in die Unterbrechungen der Transportelemente
hineinragende Arme (Aufhalter) ein Rotieren der Masse verhindern sollen.
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Der Nachteil der zuerst erwähnten kontinuierlichen Diffuseure oder
Extrakteure ist, daß sie entweder mit einem zu großen Saftanteil oder aber in Gegenwart
von Luft arbeiten müssen. Durch diese Arbeitsweise verschlechtern sich Qualität
und Aussehen der gewonnenen Säfte und auch der ausgelaugten Schnitzel.
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Die zuletzt erwähnten Diffusionssyst--me stehender Bauweise haben
den Nachteil, daß sie nicht gleichmäßig transportieren. Das heißt, der Feststoff
»streut« beim Wandern durch den Diffuseur. Hierdurch wird die optimale Diffusion
und die Gesamtwirkung der Anlage, verschlechtert. Dieser Gesamtwirkungsgrad wird
üb#erdies dadurch verschlechtert, daß aus Fertigungsgründen die, Transportschnecke
bzw. die Transportflügel mit einem gewissen Abstand von dem zylindrischen Mantel,
also mit verkleinertem Durchmesser, konstruiert werden müssen. Hierdurch entsteht
ein Ringspalt von etwa 30 mm, durch welchen das Lösemittel ungenutzt, also
an der Materialschicht vorbei, durchtreten kann.
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Auch hat man derartige Diffuseure schon mit im Querschnitt keilförmigen
Rührarmen ausgestattet. Diese störten jedoch fortlaufend die Schnitzelmasse hinsichtlich
der gegenseitigen Lage, ihrer Einzelteilchen und dadurch die durch die vorliegende
Erfindung angestrebte stetig ansteigende, Zuckerkonzentration.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung unter Anwendung eines Verfahrens
zum kontinuierlichen Extrahieren, Auslaugen, Auswaschen u. dgL von Zuckerrübenschnitzeln
od. dgl. ün Gegenstrom zu einer Behandlungsflüssigkeit bei Verwendung hintereinandergeschalteter
flüssigkeitsdurchlässiger
Zellen dadurch vermieden, daß die zu behandelnde Masse bei gleichbleibender Relativlage
der Einzelteilchen innerhalb des Massenquerschnitts unter Vermeidung von Gleichgewichtszonen.
im Kenzentrationsgefälle bei ununteibrochenern Gegenstrom von Zelle zu Zelle selbst
flüssigkeitsdurchlässig geschleust wird, wobei zweckmäßig die durch die Zuckerrohrteilchen
gebildete Masse. in fortlaufenden Abständen, vorzugsweise beim Übergang von einer
Zelle in die folgende, einer mechanischen Einwirkung, z. B. Pressung, unterworfen
wird, die ihren Flüssigke,itsgehalt ändert.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens eignet sich eine an sich bekannte
Vorrichtung, bestehend aus einem zylindrischen, mit Quersieben ausgestatteten Behälter,
durch den das Auslaugegut im Gegenstrorn. zur Flüssigkeit gefördert wird, wenn gemäß
der Erfindung die, Quersiebe eine oder mehrere radiale Durchtrittsöffnungen aufweisen,
deren dem Gutstrem entgegengerichtete Kanten in Form flüssigkeitsdurchlässiger pflugartiger
Auflaufflächen ausgebildet sind, und daß die Quersiebe keinen wesentlichen Ringspalt
zur Turmwandung frei lassen, wobei die axiale Förderung des Auslaugegutes durch
eine Relativdrehung der Quersiebe zum Auslaugegut erfolgL Dabei ist es zweckmäßig,
daß sich die aufeinanderfolgenden Siebdurchbrüche, in der Projektion ab-bzw. überdecken.
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Ferner ist es zwecks Erhöhung der Baufestigkeit vorteilhaft, wenn
die Quersiebe auf ihrer einen und/ oder auf beiden Flächen Elemente, vorzugsweise
in Form von konzentrischen Ringen oder Teilen davon tragen, die außerdem einer Bewegung
des Gutes zum Umfang hin während der Drehung der Siebwände entgegenwirken.
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Ferner ist es empfehlenswert, daß die in der Drehrichtung vorn liegenden
Kanten der Auflaufflächen sichelförmig oder abgestuft mit jeweils voreilender Spitze
ausgebildet sind.
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Die Konstruktion wird besonders stabil, wenn die Quersiebe in Form
von gegen den Flüssigkeitsstrom offenen Trichtern ausgebildet sind.
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Man kann die Durchlaßfähigkeit der Siebe durch Anordnung einer oder
mehrerer, z. B. schräg oder pflugartig gebogener Abstreichrr erhalten.
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Zur Verineidung von Ringspalten empfiehlt es sich, daß die Quersiebe
z. B. in Nuten dichtend an der Behälterwand geführt sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 zwei übcreinanderliegende Kammern in Seitenansicht, wobei
irn Interesse der besseren Sichtbarmachung die, gegeneinander versetzte Anordnung
der Unterbrechungen in den Quersieben unberücksichtigt geblieben ist; der Mantel
und die Dichtungsringe sind im Schnitt dargestellt, Fig. 2 einen Schnitt durch eine
Kammer senkrecht zur Längsachse des Rundbehälters, wobei ein Flachring, ein Quersieb
und eine Hubschaufel in der Ansieht dargestellt sind, Fig. 3 eine ganze stehende
Apparatur, Fig. 4 eine liegende Apparatur in Seiten- und in Fig. 5 in Stirnansicht,
Fig. 6 eine Ausführung in perspektivischer Darstellung, Fig. 7 eine
der Quersiebe mit konzentrischen Ringen, Fig. 8 eine der Quersiebe in Form
eines flach nach oben offenen Trichters.
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Danach drehen sich in einem Rundbehälter a (Fig. 1) in Pfeilrichtung
Quersiebe b mit einer Welle c, verbunden durch Kuppelstücke h und mit Auflage
auf Armen k. Zur Abdichtung der zwischen den Quersieben b und dem
Rundbehälter a liegenden Spalte sind am Rundbehälter a Flacheisen d dicht
anliegend vorgesehen. Die Quersiebe b bilden keine durchgehenden Kreisscheiben.
Vielmehr sind sie für den Durchtritt des Feststoffes von Kammer i zu Kammer i' durch
je einen Ausschnitt e (Fig. 2) unterbrochen. Durch diese Ausschnitte e der
Quersiebe b
wird der Feststoff durch die sich mit den Quersieben
b drehenden Schaufelflächen e' und deren im flachen Winkel angesetzte Schneiden
f gefördert, deren vordere Kanten je als ein im Querschnitt stromlinienförmiger
Wulst ausgebildet ist. Diese Schneiden f bilden mit dem entsprechenden Quersieb
b einen in der Bewegungsrichtung offenen Winkel, so daß der von der Schneide
f erfaßte Feststoff bei seinem Durchtritt durch den Ausschnitte zur nächsten
Kammer i' etwas zusammengepreßt wird. Der Feststoff verdichtet sich dadurch und
preßt seinerseits die Behandlungsflüssigkeit durch die Lochungen der Quersiebe
b.
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An der Wand des Behälters a sind pflugscharartige Stege
g angeordnet. Diese erfüllen die dreifache Auf-
gabe der Reinigung,
der Entlastung der Siebe und der achsparallelen Führung des Feststoffes. Die zu
einem Quersieb b hinweisenden Kanten der Stege g
tragen ein die Siebfläche
schonendes Material, z. B. Gummi, eine Bürste od. dgl. Die Stege g reichen
so nahe an die Kante der an der Schöpffläche e' angesetzten Schneide f heran,
wie dies ohne Gefahr eines Anschlagens möglich ist. Hierdurch werden störende Wirbelbildungen
und damit Rückströmungen vermieden.
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Der Feststoff tritt also jeweils über eine Schöpffläche e' und eine
Schneide f entgegengesetz der Drehrichtung in die nächste Kammer i ein, wandert
hier im Gegenstrom zur Behandlungsflüssigkeit achsparallel bis zum nächsten Quersieb
b und wird dann wieder von einer Schneide f und einer Schöpffläche
e' erfaßt und zur folgenden Kammer gefördert. Auf diese Weise wird verhindert, daß
die Flüssigkeit Feststoff mit zurückführt. Der Materialstau an den Schöpfflächen
e' verhindert dabei den ungeregelten Durchtritt von Flüssigkeit, die im Gegenstrom
zum Feststoff ihren Weg durch diesen, über den Sieben befindlichen und durch die
Sieböffnungen hindurch findet.
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Die Schaufelflächen e' und die irn flachen Winkel angesetzten Schneiden
k können perforiert sein und das Volumen der durchtretenden Masse verringern,
indem der Saft durch die Sieblöcher bereits zur darunter befindlichen Kammer durchtritt.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Gesamtanlage in
stehender Anordnung, Der zu behandelnde Feststoff wird über die Schnur u dem Mischer
s zugeführt und von dort mittels einer Pumpe r über den Stutzen q in den
Diffuseur gedrückt, welcher unten durch das Sieb m abgeschlossen ist. Der Feststoff
wandert in der schon beschriebenen Weise von Kammer zu Kammer und wird am Kopf mittels
Propellerr' zur Schurrev hinausbefördert. Die Bearbeitungsflüssigkeit (Löseraitt--1)
und Lösemittelrückstände können dann über die Stutzen o und p eingeführt
werden.
Das gewonnene flüssige Endprodukt und auch die Transportflüssigkeit werden über
den Stutzen n abgezogen und zum Teil über den Vorwärmer t und den Mengenmesser
y in der bekannten Weise dem Mischer s zugeführt und zum Teil über
den Messer x dem Betrieb zur weiteren Verwertung zugeleitet. Die Drehung der auf
der Welle c befestigten Quersiebe wird durch den Schneckentrieb 1 im Sinne
der Pfeilrichtung bewirkt.
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In Fig. 4 und 5 ist eine entsprechende Apparatur in liegender
Bauweise dargestellt, bei welcher die Materialeinführung wesentlich leichter ist.
Der Feststoff wird in den Trichter u aufgegeben und durch die Schnecke w dem Diffuseur
zugeführt. Der Feststoff wandert im Gegenstrom zur Flüssigkeit, welchen den Stutzen
o und p zugeführt wird. Der Feststoff wird am Ende seines Weges durch die
Zellen mittels der Hubschraube x über den Ausfall v ausgetragen. Der Antrieb der
Quersiebe erfolgt wie bei der stehenden Bauweise über einen gemeinsamen Antrieb.
Der Ab-
zug der gewonnenen Extraktionsflüssigkeit erfolgt über das Sieb m
am Stutzen n.
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In Fig. 6 ist die innere Ausbildung des Diffuseurs, gültig
für die stehende und die liegende, Bauweise, perspektivisch dargestellt, wobei der
Rundbehälter a an die Flacheisen d im Schnitt gezeichnet sind.
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Die Darstellung der Zeichnung Fig. 6 unterscheidet sich von
der der Zeichnungen Fig. 1 und 2 nur dadurch, daß die Ausschnitte der Siebe
b und die Schaufelfläche e mit ihrer Schneide, f nicht gleichmäßig
breit, sondern zur Achse c radial verjüngt sind. Ferner ist das Versetzen der Schaufelflächen
e von einem Sieb b zum nächsten sichtbar gemacht. Die pflugartigen Stege
g sind etwas anders als in Fig. 1
und 2 dargestellt.
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Gemäß Filg. 7 trägt jede der Quersiebe b auf
ihrer Oberseite drei und auf der Unterseite, zwei konzentrische Ringe
1, 2, 3 bzw. 4, 5. diese verstärken die Siebe und geben
dem zu behandelnden Gut während der Rotation eine Führung und verhindern ihr Auswandern
in Richtung zur Peripherie.
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Gemäß Fig. 8 ist jede Siebwandung b in Form eines nach
oben offenen Trichters ausgebildet. Diese Trichterform wirkt einem Auswandern des
Gutes in Richtung zur Peripherie während der Rotation ebenfalls entgegen.