DE2040984A1 - Diffusionsvorrichtung mit zwanglaeufig arbeitenden Fliesssteuerungen - Google Patents

Description

CF & I. Engineers, Inc. 3309 Blake Street, Denver, Colorado 80205, USA.

Diffusionsvorrichtung mit zwangsläufig arbeitenden Fließsteuerungen

Es wird ein trommelartiger, eine Flüssigkeit aufnehmender Tank geschaffen, der für ein Umlaufen um eine praktisch waagerechte Drehachse angeordnet ist und einen Lösungseinlaß und einen Schnitzelauslaß an einem Ende sowie einen Schnitzeleinlaß und einen Saftau.slaß an dem gegenüberliegenden Ende aufweist, wodurch eine angenäherte 1/3 Füllung der Schnitzel in dem Tank aufrechterhalten wird. Es erstrecken sich ünterteilungsanordnungeh durch das Innere des Tanks in Spiralform und weisen ein Paar segmentförmiger Unterteilungsplatten auf, die jeweils eine Zelle begrenzen, und die Zellen weisen eine Öffnung ausgebildet in einer dieser Platten auf unter Ausbilden der Segmentform und Halten einen Fließweg des Saftes für die Abgabe aus der Zelle aufrecht. Weiterhin ist eine Anordnung für das Drehen des Tanks und der Bellen vorgesehen. Es ist ein Siebteil in jedem an drei Seiten und einem Ende verschlossenen Segment vorgesehen, wobei das andere Ende desselben für die Abgabe der Schnitzel an eine Schütte offen 1st, durch die die Schnitzel der nachfolgenden Zelle zugeführt werden. Der durch das Sieb hindurchtretende Saft wird in entgegengesetzter Richtung zu einer nachfolgenden Zelle geführt.

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Diffusionsvorrichtung, die Insbesondere für die Behandlung von Zuckerrübenschnitzeln und Zuckerrohr geeignet ist.

109831/1342 ~²~

— ο _

Die kontinuierlich durchgeführte Diffusion findet allgemein Anwendung in der Zuckerrüben-Industrie und ist weniger verbreitet in der Zuckerrohrindustrie, und zwar aufgrund von Verarbeitungsschwierigkeiten bei der Handhabung von Zuckerrohr. Im allgemeinen bedingen die Behandlungen das Bewegen der Schnitzel durch eine Aufeinanderfolge von Behandlungsstufen, wobei die Zuckerlösung oder der Saft sich allgemein im Gegenstrom zu den Schnitzeln durch die Aufeinanderfolge der Stufen bewegt. In den letzten Jahren sind Zuckeranlagen für eine erhöhte Kapazität ausgelegt worden und einige der früheren Bauarten, die durchaus zufriedenstellend bei kleineren Kapazitäten sind, eignen sich nicht mehr für die Erfordernisse wie sie bei grofien Kapazitäten gegeben sind.

Bei der Diffusionsbehandlung findet ein Verdrängungseffekt Anwendung, wobei eine Lösung mit geringerer Zuckerkonzentration in Berührung mit Schnitzeln gebracht wird, deren Zuckerzellen eine Zuckerlösung mit etwas höherer Konzentration enthalten. Somit wird bei der im Gegenstromfluß erfolgenden Anordnung die neue Schnitzelbeschickung an einem Ende der Diffusionsvorrichtung eingeführt und die Lösung, die zunächst frisches Wasser darstellt, wird an dem gegenüberliegenden Ende eingeführt, so daß sich ein Fluß im Gegenstromverhältnis durch die Vorrichtung ergibt. Somit wird eine Lösung der höchsten Zuckerkonzentration aus dem einen Ende der Vorrichtung abgegeben, in das die neuen Schnitzel eingeführt werden und diese Konzentration 1st etwas geringer als die Konzentration der Zuckerlösung i mInneren der Zuckerzellen der Schnitzel. Diese Zellen weisen eine Membranumkleidung des Inneren auf, und die Lösung mit der höheren Konzentration wird durch das Zellenäußere hindurchtreten und die darin vorliegende Lösung noch höherer Konzentration verdrängen. Somit wird bei der abschließenden Berührung der angereicherten Lösung mit den eintretenden Schnitzeln eine zusätzliche Extraktion erhalten, und an dem gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung, wo das Wasser In Berührung mit den verbrauchten Schnitzeln gebracht wird, ist die Verdrängung im Inneren der Zellstruktur so vollständig, daß nur eine geringe, wenn Überhaupt eine, weitere Extraktion eintritt, jedoch führt das Anwenden von Wasser hier zu einem Wasch-

109831/1342 " ³ "

Vorgang, um so ein abschließendes Entfernen von Zucker zu erreichen, der gegebenenfalls auf den festen Oberflächen vorliegt, soweit derselbe nicht im Inneren der Zellen eingeschlossen ist.

Es versteht sich, daß die Zuckerextraktion in geordneter Welse erfolgen muß, um einen entsprechenden Wirkungsgrad zu erzielen, und dort, wo die Behandlung in einer Aufeinanderfolge von Arbeitsstufen zur Ausführung kommt, müssen die Behandlungszeit in den entsprechenden Stufen praktisch einheitlich sein und der Betrag der Extraktion sollte ebenfalls angenähert sein, um so einen Konzentrationsunterschied in den Feststoffen zu erhalten, die in jede getrennte Behandlungsstufe eingeführt werden.

Erfindungsgemäß werden verschiedene Neuerungen bezüglich der An- g Ordnung der kontinuierlich arbeitenden Diffusionsvorrichtung geschaffen. Der Behandlungstank ist eine zylinderförmige, trommelartige Anordnung, wobei äußere Teile derselben auf Rollen ruhen und vermittels von außen beaufschlagten Kräften angetrieben werden , wodurch sich ein kontinuierliches Drehen während der Behandlung ergibt. Das Innere der zylinderförmlgen Anordnung 1st in eine Reihe Behandlungsze11en neuartiger baulicher Anordnung und spiralförmig ausgeführt, unterteilt. Die in eine gegebene Zelle von einer vorangehenden Zelle eingeführten Schnitzel werden in eine hohle Siebanordnung eingebracht und während dieselben in dieser Weise eingeschlossen sind, werden sie über eine Eintauchzone in der Behandlungslösung bewegt und sodann wird denselben eine aus einer gegebenen Zelle in eine nachfolgende ä Zelle führende Bewegung vermittelt. Bei dem gleichen Umlaufzyklus wird die Lösung nach einer Gleichstromberührung mit den Schnitzeln in der Eintauchzone in einem Gegenstromfluß zu der Bewegungsrichtung der Schnitzel geführt, so daß sich die Schnitzel progressiv von einem Ende der Vorrichtung zu dem , anderen Ende bewegen, und der Saftfluß erfolgt ebenfalls progressiv und entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Schnitzel. Diese Richtung der Gegenstromflüsse stellt sicher, daß die Vorwärts-bewegten Schnitzelin einen Saft unterschiedlicher Konzentration bei jeder aufeinanderfolgenden Zelle eintreten über eine kurzzeitige im Gleichstrom erfolgende Bewegung

10.9831/1342 " * "

hiermit und hierdurch wird die Diffusionswirkung bei hohem Wirkungsgrad über die gesamte Behandlungszeit hin aufrechterhalten.

Der erfindungsgemäße Tank wird mit einer angenäherten 1/3 Füllung betrieben, und die die Zellenanordnung begrenzende Unterteilungsanordnung weist segmentförmige Teile auf, die Kanäle begrenzen, durch welche die Flüssigkeit und die Feststoffe eingeführt und entfernt v/erden können. Jede Zelle weist zwei derartige Segmente auf, die über einen Teil ihrer Länge benachbart zu dem Umfang des Segmentes im Abstandsverhältnis vorliegen, und dlsse Anordnung führt zu einer geringfügig kleiner als 180° Oberfläche ,die undurchlässig ist, so daß lediglich bei einer Eewegung der Öffnung oder des Spaltes zwischen den Segmenten in die Untertauchzone die Flüssigkeit und zugeordneten Schnitzel sich durch den Spalt so bewegen können, daß eine Überführung der Sennitze1 von einer Zelle zu einer anderen Zelle erfolgt. Die Siebform und Anordnung verteilt die Schnitzel in einem praktisch losen Zustand im Inneren der Siebanordnung, und das Sieb verhindert jegliche in einer falschen Richtung erfolgende Bewegung der Schnitzel, während gleichzeitig ein Hlndruchtrltt der Flüssigkeit unter Ausbilden einer erheblichen Flüssigkeitsberührung mit allen Schnitzeoberflächen ermöglicht wird, während die Schnitzel in der Untertauchzone gehalten werden.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine Diffusionsbehandlung großer Kapazität für Zuckerrübenschnitzel und Zuckerrohr zu schaffen, wobei sich eine Steuerung des Materialumlaufes und der Arbeitszeit in jeder Behandlungsstufe dergestalt ergibt, daß eine wirksame Zuckerextraktion in jeder Stufe und eine vollständige oder praktisch vollständige Extraktion zu dem Zeitpunkt erfolgt, wo das Material durch die Aufeinanderfolge der Arbeitsstufen hindurchgeführt worden ist.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Steuerung der Schnitzelbewegung in und aus der Berührung mit der Behandlungslösung dergestalt zu schaffen, daß eine unterschiedliche Konzentration in der Lösung in jeder Arbeitsstufe aufrechterhalten wird, wo die Schnitzel in die Lösung eingeführt werden.

109831/134? -5-

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Diffusionsvorrichtung großer Kapazität zu schaffen, die mit reativ billigen Kosten aufgebaut und betrieben werden kann und die weiterhin in der Lage ist, in wirkamer Weise kontinuierlich über längere Zeitspannen hin unter geringstmöglicher BeaufSichtung und Wartung zu arbeiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen näher erläutert und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Seitenaufriß einer Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und erläutert die Bsschickungs- und Austragungsanordnungen sowie die Trag- und Antriebsanordnung für das Drehen der zylinderförmigen Tankanordnuag; g

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 nach der Fig. 1 und ist im vergrößerten Maßstab ausgeführt;

Fig. 3 eine wsggebrochene Ansicht im Schnitt des oberen Teils einer Zelle, die hier so gezeigt ist, daß die Umkleidung entfernt ist und erstreckt sich bis zu ainer Stelle benachbart zu der Spiegelhöhe der Schnitzel In dem Tank;

Fig. 4 eine weitere weggebrochene, Im Schnitt-ausgeführte Ansicht einar Zelle längs der Linie 4-4 nach der Fig„2

Fig. 5 eia weggsbrochener senkrechter Schnitt durch einen Tank, der in der Fig. 1 gezeigten Art und ist im vergrößerten Maßstab ausgeführt, Es sind hler Einzelheiten der baulichen Anordnung

für das Führen der Lösung und der Feststoffbestandteile ent- " gegengesetzt von einer Behandimragsstufe zu einer nachfolgenden Behandlungsstufe wiedergegeben;

Flg. 6 einen .weggebrochenen Schnitt längs der Linie 6-6 nach der Fig. 5. . '

Wie In der Fig. 1 gezeigt, wird .ein zylinderförraiger- Tank Ii vermittels äußerer metallischer Reifenteile 12 getragen., die auf Rollen 13 in Abständen über die Länge ruhen„und es ist. ein äußeres Sahnrad 14 an dem Gehäuse 11a des Tanks angeordnet und wird durch ein Ritzel 15 und zugeordneten Motor 16 angetrieben. Das Ends Uc des Tanks, endet in einem vergrößerten Siebteil 17 im Inneren eines stationären Gehäuses Ii, und ein Einlaß überführt dia Schnltzelbesshlähxnc; in d.-s Si-TJa.?.? wäfese&ö siss©

- 6

Leitung 20 die angereicherte Lösung oder Saft an einen Tank, nicht gezeigt, abgibt. Die Schnitzel v/erden in einen stationären Vorratsbehälter 22 an dem Ende lld von einen Zapfenauslas 23 abgegeben, und eine Leitung 2 4 gibt Wasser oder andere Lösung In und durch den Auslaß 2 3 für das Einstellen desSAftes im Inneren des Tanks ab. Eine Austragungsschnecke 25 für die Schnitzel entfernt die verbrauchten Schnitzel aus dem Vorratsbehälter.

Die Fig. 2 und 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Zellenanordnung im Inneren des Tanks 11, v/obei die Spiegelhöhe des Saftes die gleiche Höhe wie in der Fig. 1 gezeigt aufweist. Das Innere des Tanks ist über seine Länge durch eine geeignete Unterteilungsanordnung in eine Reihe BehändlungszeIlen 27 unterteilt, die durch Unterteilungsplatten in spiralförmiger Anordnung ausgebildet sind und eine waagerechte Untertellungsfläche 31 besitzen. Dieselbe führt zu einer Unterteilung der segment fömigen Teile 23a und 2 8b siehe die Fig. 2. Das Innere der Zellen 27 weist segmentförmige Siebteile 29a und 2 9b und zugeordnete Schütten 30a und 30b auf. Die segmentförmigen Flattenteile 28a und 28b liegen, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, im Abstandsverhältnis vor, wodurch sich Spalte 32 ergeben, durch die der abgesiebte Saft von einer Zelle zu der nächsten Zelle tritt.

Wie weiter oben angegeben, kommt bei der in der gezeigten Vorrichtung in Anwendung kommenden behandlung in Form eines Gegenstromflusses zur Ausführung, bei dem die Feststoffe, wie die Schnitzel in der Flüssigkeit, progressiv von einer zu der nächsten Zelle von dem Schnitze leinlaßend.e zn dem Schnitzelaustragungsende des Tanks überführt werden. Es <*,■.!. ro frisches Wasser durch einen Einlaß 24 an den Schnitzelaustraciii-vgsende der. Tanks eingeführt und wäscht die verbrauchten Schn.itze»! Ln. Aer ex;;ten Schnitzelbehandlungsstufe der progressiven Bewpgvng der Schnitzel durch den Tank. Sobald das Wasser den Zucker aufr.;,.;,.iunt unter Ausbilden einer wässrigen Lösung tritt der v/ei L ^:: - oben beschriebene Verdränf ungsef fekt

im Inneren der Zellenanordnung bei, jeder Arbeitsstufe ein, und

die Verweilzeit der Lösung " ind Berührung der Schnitzel und der

Lösung sind ausreichend dergastalt, daß eine wesentliche Konzentrationsveränderung zu den;, Zeitpunkt erfolgt ist, wo die Lösung von einer gegebenen Zelle zu der nachfolgenden Zelle in der Reihe der Zellen tritt. Be.! der progressive·*. Behandlung erfolgt eben-

»j, ,; J, "i ,,'.;« ^:i"ji -;( .,' '■>■ J j -¹¹J _ 7 _

falls eine Veränderung der Suckerkonzentration in den Zellen dar Schnitzel bei jeder Behandlungstufe dergestalt, daßdas Inberührungbringen mit der Lösung derveränderten Konzentration zu einer wirksamen Extraktion führt, da die Lösungskonzentration im Inneren der entsprechenden Seilen bei jeder Behandlungsstufe verändert wird.

Di* Anordnung für das Richten des Flusses der Feststoffe im Gegenstrom zu der Bewegungsrichtung der Lösung führt zu einem kurzen Seitintervall bei jeder Behandlungsstufe, wo die Feststoffe und die Lösung sich im "Gleichstrom bewegen, und hieran schließt sich eine Bewegung der Feststoffe zu einer nachfolgenden Eehandlungsstufe und ein Fluß der abgetrennten Lösung zu einer nachfolgenden Stufe in der entgegengesetzten Richtung an. Die Figuren 5 und 6 zeigen die Anordnung vermittels derer derartige Fließbewegungen ausgeführt weräen. Die Fig. 5 ist eine der Figur 2 allgemein ähnliche Ansicht, jedoch im vergrößerten Maßstab ausgeführt und um etwa 90° bezüglich d=r Figur 2 verschoben angeordnet.

i-vie. in der Fig. 5 gezeigt, sind die segraentföriuigen Siebteile an deren vorderen L'nuan offen, und bei jedem Drehungszyklus wird ein derartiges offenes Ende progressiv in, durch und aus den Schriitzelkörper und bis das vordere Ende aus der Lösung auftaucht, und die mitgerissene Flüssigkeit und Feststoffe der Schnitzel bewegen sich im Gleichstrom hierzu, wie es durch aas umlaufen des Tanks 11 bewirkt wird. Sobald das .Auftauchen über die Spiegelhöhe 26 der Flüssigkeit hinaus erfolgt, wird die Lösung abziehen und aus dem 3 ie Ό 29a, wie z.B. in der Fig. 3 gezeigt, herausfließen und tritt sodann durch den Spalt 32 hindurch und in eine nachfolgend!? Isehandlungsstufe ein. Die Schnitzel oder anderen Feststoffe, welche durch das Sieb zurückgehalten werden, verbleiben in d^r Schütte 30a, bis si«=, ausreichend angehoben sind, um durch Schwerkraftsinwirkung in die nachfolgende Seile zu fließen.

Zur Erläuterung sind in der Fig. 6 drei Zellen aufeinanderfolgend bezüglich des Flusses der Feststoffe durch den Tank 11 gezeigt. Die Zelle 27a ist die erste vollständige Zelle in der Aufeinanderfolge und hieran schließt sich die Zelle 27b an, sowie nachfolgend ist ein Teil der Zelle 27c gezeigt. Die Zelle 27c wüßde die erste Zelle In der Aufeinanderf^pl^ des Lösungsflusses dar-

r· 8 ™ BAD ORIGINAL

stellen und hieran schließt sich die Zelle 27b an. Die Zelle 27a wäre dann die letzte Zelle bezüglich der Fließrichtung der Lösung.

Das Vorsehen eines Abtrennens der Schnitzel aus der Siebanordnung vermittele¹ Schwerkraft, wodurch der progressive Fluß der Lösung im Gegenstrom zu der progressiven BEwegung der Feststoffe wieder aufgenommen wird, und die Drehgeschwindigkeit des Tanks bestimmen den Zeitintervall, innerhalb dessen die Feststoffe und die Lösung sich in jeder Behandlungsstufe im Gleichstrom bewegen. Sobald die Feststoffe und die Lösung bei einer gegebenen Arbiitsstufe getrennt werden, sind dieselben physisch voneinander an einem weiteren Vermischen gehindert und die Feststoffe werden für das Einführen in die neue Lösung in der darauffolgenden Stufe vorwärtsbewegt, während die abgetrennte Lösung in entgegengeseztter Richtung für ein Vermischen mit neuen Festtoffen in der nächst nachfolgenden Behandlungsstufe bewegt wird.

Wenn auch nicht in den Zeichnungen wiedergegeben, kann eine hier gezeigte und beschriebene Diffusionsbatterie eine zugeordnete Temperaturregelvorrichtung für den Inhalt aufweisen, vorzugsweise ist eine derartige auch vorgesehen. Weiterhin wird die Einführung und das Austragen des Material s gesteuert und vermittels automatischer Instrumentation vorzugsweise abgeglichen. Da derartige Vorrichtungen und Schaltkreise keinen Teil der Erfindung darstellen, sind dieselben hier nicht welter wiedergegeben.

109831/1342

Claims (8)

Patentansprüche

1. Diffusionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe einen waagerecht angeordneten, eine Flüssigkeit aufnehmenden Tank mit einem Beschickungseinlaß und einem Schnitzelaustragungsauslaß an einem Ende und einen Schnitzeleinlaß und Saftauslaß an dem gegenüberliegenden Ende aufweist, wodurch eine angenähert 1/3 Füllung der Schnitzel in dem Tank aufrechterhalten wird, eine Unterteilungsanordnung im Inneren des Tanks so angeordnet ist, daß eine Aufeinanderfolge von Behandlungszellen längsseitig zu dem Tank gebildet wird, eine Anordnung für das Drehen des Tanks einschließlich der eingeschlossenen Zellen vorliegt, jede Zelle eine den Fluß ausrichtende Anordnung einschließlich zwei benachbarter, segmentförmiger Siebteile und eine Schütte aufweist, die hinter den Siebteilen angeordnet ist, wobei die Schütte eines Segmentteils in entgegengesetzter Richtung zu der anderen Schütte vorliegt, wodurch bei jedem Umlaufen Schnitzel aus einer vorangehenden Zelle gesammelt und über eine der Sieboberflächen vorwärtsbewetjt und In eine nachfolgende Zelle im Verlaufe der Schnitzelbewegung geführt wird,sowie Saft von einer vorangehenden Zelle durch eine benachbarte Sieboberfläche entgegengesetzt zu dem Fluß der Schnitzel und in eine nachfolgende Zelle in Verlaufe des Saftflusses vorwärtsbewegt wird, um so einen kontinuierlichen Gegenstromfluß des Schiitzels und des Saftes durch eine Aufeinanderfolge von Zellen aufrechtzuerhalten, wobei vorwärtsbewegte Schnitzel in den Saft unterschiedlicher Konzentration bei Eintritt fiesselben in die nachfolgende Zelle eingeführt werden*

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fluß ausrichtende Anordnung einen Kanal für die Bewegung der Schnitzel von einer vorangehenden Zelle zu einer nachfolgenden Zelle aufweist.

109831/1342

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebteile wenigstens teilweise in den umlaufenden Schnitzeln bei jeder Umdrehung eingetaucht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß ein Schüttenteil der den Fluß ausrichtenden Anordnung die Schnitzelbewegung in einer entgegengestzten Richtung zu dem anderen Schüttenteil der Anordnung richtet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungsanordnung ein Paar zugeordneter segmentartiger Unterteilungsplatten aufweist, die jede Zelle mit einer Wand begrenzen, die eine Öffnung aufweist in einer der Platten zwecks

^ Ausbilden der Segmentform und Aufrechterhalten des Fließweges ™' für den aus der Zelle zu dem Auslaß fließenden Saft, eine Siebanordnung in jedem Segment an drei Seitengeschlossen und an einem Ende und mit dem anderen Ende offen vorliegt, zwecks Abgabe der gesammelten Schnitzel an das Schüttenteil, wobei bei jeder Umdrehung Schnitzel in das Inntere des Siebes abgelagert, sodann abgezogen und auf die Schütte abgegeben werden, von wo dieselben auf die nachfolgende Zelle abgegeben werden, während der durch das Sieb fließende Saft durch andere Flächen des Siebteils geführt wird, um im Gegenstrom zu dem Schnitzelfluß in eine nachfolgende Zelle abgegeben zu werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungsplatte einen kontinuierlichen schraubenförmigen

W Kanal zwischen dem Schnitzeleinlaß und dem Schnitzelaustragungsauslaß begrenzt, wobei ein Schüttenteil bezüglich jeweils 360° Bewegung das Ende einer Behandlungszelle im Inneren des Kanals begrenzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttenteil an jedem Ende eine Öffnung aufweist, diese Öffnung eine Einlaßöffnung darstellt, die durch das Umlaufen des Tanks in eine vollständig untergetauchte Lage bei jeder Umdrehung beweglich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dfB ein Schüttenteil eine Einlaßöffnung in einer Entfernuy^/ron angenähert

Sei

Die]

180° gegenüber der Einlaßöffnung des anderen Schif:|pntej[j.^f ypfweist.

109831/134?