DE3305168A1

DE3305168A1 - Apparatur zur konditionierung von sojabohnenbruch vor der flockierung

Info

Publication number: DE3305168A1
Application number: DE19833305168
Authority: DE
Inventors: Helmut 7890 Ravensburg Bartesch; Gerd 7981 Vorberg Florin
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1983-09-29
Also published as: CH656779A5; DK158824C; ES8406173A1; DK158824B; GB2131275B; NL8303130A; DK446283A; BE897710A; IT1201536B; IT8322883A0; DE3305168C2; ES526124A0; GB8325077D0; JPS5978661A; US4600594A; DK446283D0; GB2131275A

Description

ESCHER WYSS GMBH, Ravensburg (Deutschland)

Apparatur zur Konditionierung von Sojabohnenbruch vor der Flockierung

Die Erfindung betrifft eine Apparatur zur Konditionierung von Sojabohnen, die vorher gebrochen worden sind und nach der Konditionierung flockiert werden.

Bei einer Verarbeitungsweise von Sojabohnen werden diese zuerst in einer Prozessstufe auf Riffelwalzen gebrochen, d.h. zu einem Bohnenbruch aufbereitet. Dabei wird angestrebt, aus einer Bohne 2-8 Teilchen zu erhalten und möglichst wenig Feinanteil dabei zu produzieren. Nach dem Brechen durchläuft der Bohnenbruch eine Konditionierungsstufe. Ziel dieser Konditionierungsstufe ist es unter anderem, durch Anheben der Bohnentemperatur auf 55 - 75 ⁰C die Viskosität des in den Zellen eingeschlossenen OeIs zu senken. Weiter wird besonderer Wert auf die homogene Durchwärmung der Bohnenteilchen des Bruches gelegt, damit der ursprünglich eher harte Bohnenbruch gleichmässig plastisch wird und sich bei der nachfolgenden Flockierung auf Glattwalzenstühlen zu stabilen, ca. 0,3 mm dünnen Flocken in situ auswalzen lässt. Gleichzeitig soll je nach Ausgangsbedingungen eine zusätzliche Trocknung durchgeführt werden. In jedem Fall soll die durch die Erwärmung auftretende Oberflächenfeuchte weggetrocknet werden, die andernfalls nach den Flockierwalzen bzw. in der Extraktion zu Verbackungen, Agglomerationen der Flocken führt und Transportprobleme in Fördervorrichtungen und Perkolationsprobleme im Extrakteur verursacht.

Bei den bis heute üblichen Verfahren werden für diese Konditionierungsstufe in den meisten Fällen Dampfröhrenapparate, seltener Tellerapparate, eingesetzt. Beide Apparate haben ein relativ grosses Reakt ionsvu 1 mr.on . Dies ist wegen des schlechten Wärmeüberganges zwischen

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Röhren bzw. Tellern und den damit zum Beheizen benötigton grossen Wärmeübertragungsflächen notwendig. Das Produkt wird mechanisch durch die Apparate gefördert. Die grossen Dimensionen/ die Apparate sind auch 20 m lang, ergeben zwangsläufig eine Verweilzeit von ca. 20 Minuten, was in der Fachwelt dazu führte, diese Zeit als physikalisch notwendig für eine gute Konditionierung anzusehen. Der mechanische Transport durch die Apparate verursacht andererseits eine Beschädigung und eine inhomogene Behandlung des Produktes. Diese inhomogene Behandlung kann verbessert werden durch eine Verlängerung der Verweilzeit, was wiederum zu einer Forderung der Fachwelt nach einer Auslegung der Apparaturen mit einer langen Verweilzeit führte.

Trotzdem sind die Ergebnisse der Konditionierung in den bisherigen, konstruktionsmässig und energiemässig teuren und grossen Raum in Anspruch nehmenden Apparaten nicht immer zufriedenstellend.

Trotz der langen Verweilzeit werden doch nicht alle Partikel homogen plastisch und dementsprechend gut flockierbar. Ein Teil bleibt oder wird brüchig und durch Reibung beschädigt. Mindestens teilweise weisen die Partikel Oberflächenfeuchte auf. Wegen der langen Behandlungszeit leiden auch die öligen wie die eiweisshaltigen Komponenten des zu behandelnden Materials.

Wegen des mangelhaft konditionierten Materials leiden auch die nachfolgenden Flockierungsstühle. Das teilweise harte Material braucht erstens grössere Kräfte, um zu Flocken plangewalzt zu werden, was den Energie- wie den Wartungsaufwand erhöht.

Der Erfindung oblag, eine Apparatur zur Konditionierung des erwähnten Sojabruchs unmittelbar vor bzw. für Flokkiürunq herauszufinden, mit welcher sich das Konditio-

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nieren wirtschaftlicher als vorher und mit voll zufriedenstellendem Ergebnis, was die gewünschte Beschaffen-' heit des behandelten Materials betrifft, durchführen lässt.
Dementsprechend soll die Apparatur

a) einfacher, billiger und trotzdem besser regulierbar und bedienbar sein als die bisher bekannten

b) ermöglichen, das Konditionieren mit einem kleinen energetischen Aufwand auszuführen

c) ein Produkt liefern, in dem die Partikel homogen und unbeschädigt behandelt würden, d.h. sie müssen homogen plastisch, nicht brüchig und ohne Oberflächenfeuchte sein, mit unbeschädigten öligen Substanzen.

Diese Forderungen werden bei der Apparatur der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch erfüllt, dass die Apparatur einen an sich bekannten Fliessbettapparat mit in seinem Reaktionsraum eingebauten Wärmetauschern aufweist, der dazu ausgelegt ist, den ihn kon tinuierlich passierenden Bohnenbruch homogen bei einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten auf eine Temperatur des Materials von 55 bis 7 5 ⁰C zu erhitzen, während der Boh nenbruch, das Material im wesentlichen mit Luft fluidisiert wird.

Besonders wirtschaftlich kann die Apparatur arbeiten, wenn Leitungen vorgesehen sind zum Führen mindestens eines Teiles der den Fliessbettapparat verlassenden Abluft zurück zum Fluidisieren des Bohnenbruchs.

Ueberraschend hat sich gegenüber den bisherigen Annahmen der Fachwelt gezeigt, dass mit der Konditionierung in der vorgeschlaqenen Apparatur bei <i'*n wcijcnt L L'-'h kür zeren Verweilzeiten ausgezeichnete Konditloniorunqser-

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gebnisse erreicht werden können und auch hinsichtlich anderer Qualitätsforderungen Verbesserungen erzielt werden konnten:

Darunter wird unter anderem eine bessere Eiweissverdaulichkeit wegen weniger Koagulate bzw. weniger nicht hydratisierbare Phosphatide verstanden. Dies ermöglicht einen nur verminderten Einsatz chemischer Hilfsmittel bei einer subsequenten Raffination.

Die verbesserte Konditionierung des Bohnenbruchs, welche erfindungsgemäss unter wirtschaftlicheren Bedingungen erfolgt, an der Seite der Apparate wie an der Seite der einzusetzenden Energie, führt z.B. auch bei der anschliessenden Flockierung zu Ersparnissen. Das homogen behandelte plastische Material lässt sich leichter flockieren, wodurch erstens Ersparnisse an einzusetzender Energie entstehen und weiter werden die Flockier-Walzwerke weniger beansprucht, was ihre Standzeit verlängert oder leichtere Konstruktionen ermöglicht.

Die Apparatur nimmt einen relativ kleinen Raum in Anspruch. Ihr weiterer grosser Vorteil ist ihre gute Bedienbarkeit: Wenn einmal abgestellt, kann das Material, da ohne Oberflächenfeuchte, gefahrlos, was die befürchtete Agglomerierung der Teilchen betrifft, im Fliessbettapparat bleiben. Bei Wieder-Inbetriebnahme kann erneut direkt mit der Fluidisierung begonnen werden.

Die Konditionierung der gebrochenen Bohnen erfolgt erfindungsgemäss in einem Fliessbettapparat mit eingebauten Wärmetauschern. Die Wärmetauscher werden mit Dampf beheizt und erwärmen das Produkt auf die gewünschte Temperatur. Die hierbei erzielten hohen spezifischen Wärmeübergangszahlen ermöglichen es, dem Produkt mit einer wärmetauscherfläche von nur 20 % eines vergleichbaren Rohrbündelkonditionierers die notwendige Energie zuzuführen. Das Reaktionsvolumen und die damit verbundene

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Verweilzeit mit den 4 bis 8 Minuten sind nur ein Bruchteil des Herkömmlichen. Die starke Verwirbelung des Produkts ergibt dennoch eine gleichmässige Durchwärmung aller Teilchen, die sich dann in den nachfolgenden Glattwalzen der Flockierstühle zu stabilen Flocken auswalzen lassen. Dies kann sogar bei niedrigeren Temperaturen als bei herkömmlichen Apparaten geschehen, denn durch die starke Verwirbelung ergibt sich eine homogenere Behandlung des Produktes. Die zur Fluidisation notwendige Luftmenge wird durch einen speziellen Düsenboden gleichmässig auf die Anströmflache verteilt. Deswegen ist der Anströmboden des Fliessbettapparates mit an sich bekannten Düsen zum Verteilen der zum Fluidisieren geführten Luft bestückt, die das Absetzen von Partikeln im Düsenraum und damit Verstopfungen des Bodens verhindern.

Zur Luftregulierung dienen Drosselorgange in den Verbindungsleitungen. Ausserdem wird die Luft zur Vermeidung von Energieverlusten weitgehend im Kreislauf gefördert. Die Entstaubung erfolgt über Hochleistungszyklone. Der angefallene Staub kann dem fertig behandelten Produkt zugegeben werden. Zur Trocknung der sich beim Prozess bildenden Feuchte wird eine entsprechende Luftmenge dem Prozess zu- bzw. abgeführt. Durch die kurze Verweilzeit und die damit verbundene kurze Diffusionszeit ist die Trocknung geringer als bei den Konkurrenzapparaten. Eine eventuell gewünschte stärkere Trocknung ist problemlos durch Steigerung der Austauschluftmenge möglich. Diese Luftmenge wird als Frischluft aus der Umgebung angesaugt, über ein Heizregister mittels Dampf aufgeheizt und mit der rezirkulierten Luft vermischt. Die entsprechende feuchtigkeitsbeladene Abluft wird über einen Kamin an di3 Umgebung abgegeben.

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DIo Vorteile des mit der erfindungsgemässcn Apparatur ausführbaren Verfahrens gegenüber dem herkömmlichen Verfahren sind im wesentlichen, dass keine bewegten Maschinenteile in Kontakt mit dem Produkt kommen, d.h. das Produkt wird nur durch die Fluidisation durch den Apparat transportiert. Das bedeutet aber auch eine sehr gleichmässige Durchwärmung des Produkts, was zu ausgezeichneten Ergebnissen führt. Das Verfahren nutzt voll die verfügbare Energie. Durch den direkten Wärmeübergang in der fluidisierten Schicht von den Rohren an das Produkt wird die Energie verlustlos an das Produkt abgegeben. Nur durch die Zu- bzw. Abfuhr der zur Trocknung notwendigen Energie entsteht ein Energieverlust, der aber im Vergleich zu anderen Apparaten minimal ist. Die Fluidisation und die sehr homogene Durchwärmung der Produktteilchen ermöglicht es, bei niedrigen Temperaturen gute Konditionierungsergebnisse, d.h. gute Flockierung der Bohnen, zu erreichen. Diese kürze Zeit bei Temperaturen ergibt eine Verbesserung der Oelqualität. Durch die besseren Wärmeübergangszahlen im Fliessbett ergibt sich eine geringere Baugrösse und damit ein geringerer Raumbedarf.

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf die Zeichnung, deren einzige Figur schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemässen Apparatur zeigt.

Die dargestellte Apparatur zur Konditionierung eines Sojabohnenbruchs weist einen Fliessbettapparat 1 auf, in dessen Reaktionsraum 2 beheizbare Wärmetauscher 3 eingebaut sind. Die Wärmetauscher werden mit Heizdampf über eine Dampfleitung 4, regulierbar mit Ventilen 5, beheizt. Ein Kondensat wird aus den Wärmetauschern 3 einer Kondensatsammelleitung 6 zugeführt.

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Der zu konditionierende Sojabohnenbruch, die Sojabohnen, die vorher z.B. an Riffelwalzenstühlen zu 2 bis 8 Teilchen gebrochen worden sind, wird über eine Eingabevorrichtung 7 kontinuierlich in den Fliessbettapparat eingegeben. Hier gelangt der Bruch in eine Materialschicht 8, in welcher er fluidisiert zu einem Auslass 9 fliesst und konditioniert wird. Der konditionierte Sojabohnenbruch wird über eine Leitung 10 der Flockierung den Flockierwalzenstühlen zugeführt.

Die Fluidisierung der Materialschicht 8 erfolgt mittels Luft, welche von einem Ventilator 11 in einen Verteilkasten 12 des Fliessbettapparates befördert wird, von dem sie durch Oeffnungen im Anströmboden 13 in die Materialschicht 8 und durch diese strömt, und über eine Äbluftleitung 14 den Apparat 1 verlässt.

Die Fluidisierungsluft wird zum Zweck besserer Regulierbarkeit über einige Leitungsstränge 15 in getrennte Räume im Verteilkasten 12, z.B. in den mit 12' bezeichneten Raum geführt, wobei der Strom in den einzelnen Strängen mittels Drosselorgane 16 reguliert wird. So wird die Fluidisierung der Materialschicht entlang ihres Flusses durch den Fliessbettapparat nach Bedarf reguliert.

Die aus Apparat 1 über die Leitung 14 abzuführende Abluft weist einen Anteil von Feinpartikeln des fluidisier ten Bohnenbruchs und von Wasserdampf auf. Die Abluftleitung 14 führt zu Hochleistungszyklonen 17, wo die Feinpartikel abgetrennt werden, über eine Radschleuse 18 herausgetragen werden und z.B. dem konditionieren Bohnenbruch vor der Flockierung zugemischt werden. Die im wesentlichen von den Feinpartikeln in den Zyklonen befreite Abluft wird von einem zweiten Ventilator I6 zu einem Trennungsijiv-.'it 10 cjeführt, in dem -irr W i:;.> rJa;;.^l anteil abgetrennt und über eine Leitung 20 in die At-

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uiuophäre abgelassen wird. Die im wesentlichen von den t'cststoffpartikeln und dem Wasserdampf befreite Luft wird über eine Leitung 21 zu dem ersten Ventilator 11 geführt, um weiter zur Fluidisierung der Materialschicht 8 im Fliessbettapparat benutzt zu werden.

Die Fluidisierungsluft wird also im beschriebenen Kreislauf geführt, nur deren im Trennungsgerät 19 abgetrennter Anteil muss volumenmässig ersetzt werden. Dies geschieht durch Ansaugen eines entsprechenden Luftvolumens aus der Atmosphäre über eine Saugleitung 22. Tertiperaturmässig wird diese Luftmenge in einem Heizregister 26 der im Kreislauf geführten Fluidisierungsluft angeglichen und dieser in einer Mischstelle 23 zugeführt und zugegeben.

Zur Regulierung der Anlage dienen noch weitere in den Leitungen vorgesehene Drosselorgane, die in der Zeichnung jeweils mit 24 bezeichnet sind. Mit 25 ist eine Regulierung der Beheizung der in dem Reaktionsraum 2 des Fliessbettapparates 1 eingebauten Wärmetauscher 3 über Ventile 5 bezeichnet.

Die durch die Leitung 21 in den Kreislauf zurückgeführte Luft führt einen in den Zyklonen 17 unvermeidlich unabtrennbaren Staubanteil mit sich. Aus dem Grunde ist der Anströmboden 13 des Fliessbettapparates 1 mit an sich bekannten Ringspaltdüsen (Schweizer Patent Nr. 629 394) bestückt, die ein Absetzen der Staubpartikel beim Durchströmen des Bodens 13 und die damit verursachte Störung einer regelmassigen Fluidisierung verhindern.

Im übrigen ist der die Anlage kennzeichnende Fliessbettapparat 1, was die konstruktive Gestaltung seines Reaktionsraumes 2, die Anordnung und Gestaltung der Wärmetauscher .3, deren Beheizung sowie die Gestaltung der Fluidisierung und Beschickung dos Apparates mit dem zu

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konditionierenden Sojabohnenbruch betrifft, auf die einem Fachmann bekannte Weise so ausgelegt, dass der Sojabruch den Reaktionsraum in einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten passiert, wobei das Material homogen auf eine Temperatur von 55 bis 75 ⁰C gebracht wird.

Der Trennungsapparat 19 könnte auch als Kondensator für den abzutrennenden Wasserdampf gestaltet werden. Die dabei gewonnene Kondensationswärme könnte z.B. zum Heizen der in den Fluidisierungsluftkreislauf zuzugebenden Luftmenge benutzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Apparatur zur Konditionierung von Sojabohnen, die vorher gebrochen worden sind und nach der Konditionierung flockiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparatur einen an sich bekannten Fliessbettapparat (1) mit in seinem Reaktionsraum (2) eingebauten beheizbaren Wärmetauschern (3) aufweist, der dazu ausgelegt ist, den ihn kontinuierlich passierenden Bohnenbruch homogen bei einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten auf eine Temperatur des Materials von 55 bis 75 ⁰C zu bringen, während der Bohnenbruch, das Material im wesentlichen mit Luft fluidisiert wird.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass Leitungen (21) vorgesehen sind zum Führen mindestens eines Teiles der den Fliessbettapparat verlassenden Abluft zurück zum Fluidisieren des Bohnen bruchs.

3. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen (22,24,26) vorgesehen sind zum Füh ren und Aufwärmen der zum Fluidisieren des Bohnenbruchs anzuwendenden Luft.

4. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zyklone (17) zum Entstauben der den Fliessbettapparat verlassenden Abluft vorgesehen sind.

5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmboden (13) des Fliessbettapparates (1) mit an sich bekannten Düsen zum Vorteilen der ■zum Fluidisieren geführten Luft bestückt: int, die das Absot. .:t2n v>_n !'artikeln im üü:-jcr»i.'.mm v< >rhi.ndern.

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β. Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen (19) voryesehen sind zum Teilen der den Fliessbettapparat verlassenden Abluft in
einen in die Atmosphäre führenden Strang (20) und
einen zurück zum Fluidisieren des Bohnenbruches führenden Strang (21).

7. Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen (23) vorgesehen sind zum Vermischen der zurückgeführten Abluft mit einer aus der Atmosphäre angesaugten Frischluft.

8. Apparate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl an der Abluftseite des Fliessbettapparates wie auch an seiner Zuluftseite Ventilatoren
(11, 19) zum Fördern des fluidisierenden Mediums
vorgesehen sind.

9. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen (4) zum Führen von Heizdampf in die eingebauten Wärmetauscher wie auch zum Abführen des Kondensats (6) davon vorgesehen sind.

10. Apparatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufwärmen der Zuluft ein dampfbeheiztes
Heizregister (26) vorgesehen ist.

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