DE3305168C2 - Apparatur zur Konditionierung von Sojabohnenbruch vor der Flockierung - Google Patents

Abstract

Eine Apparatur zur Konditionierung von Sojabohnenbruch für Flockierung weist einen an sich bekannten Fließbettapparat (1) mit in seinem Reaktionsraum (2) eingebauten beheizbaren Wärmetauschern (3) auf, der dazu angelegt ist, den ihn kontinuierlich passierenden Bohnenbruch bei einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten auf eine Temperatur des Materials von 55 bis 75 ° C zu bringen, während der Bohnenbruch im wesentlichen mit Luft fluidisiert wird. Die Apparatur nimmt einen nur relativ kleinen Raum in Anspruch. Die Behandlung verbraucht wenig Energie, und das Produkt ist trotz der kurzen Verweilzeit homogen für die unmittelbare Flockierung konditioniert. Seine öligen wie eiweißstoffhaltigen Komponenten bleiben unbeschädigt. Zur besonderen Wirtschaftlichkeit wird das fluidisierende Medium in einem Kreislauf zum Fließbett bei minimalen thermischen Verlusten geführt. Der Verteilboden wird vorteilhafterweise mit an sich bekannten Düsen bestückt, die Ansätze von Feinteilen des Materials im Strömungsraum der Düsen und somit Verstopfen der Düsen verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Apparatur zur thermischen Behandlung eines Materials aus vorbehandelten Sojabohnen, welche einen Fließbett-Apparat aufweist, den das Material kontinuierlich passiert und mit Gas fluidisiert wird.

Eine solche Apparatur ist z. B. aus der DE-AS Bohne 2—8 Teilchen zu erhalten und möglichst wenig Feinanteil dabei zu produzieren. Nach dem Brechen durchläuft der Bohnenbruch eine Konditionierungsstufe. Ziel dieser KonditionierungssUife ist es unter anderem, durch Anheben der Bohnentemperatur auf 55—75°C die Viskosität des in den Zellen eingeschlossenen Öls 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. 03 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 Verbakkungen, 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 Reaktionsvolumen. Dies ist wegen des schlechten Wärmeüberganges zwischen Röhren bzw. Tellern und den damit zum Beheizen benötigten 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 Vcrweilzeit, 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 Flockierung herauszufinden, mit welcher sich das Konditionieren wirtschaftlicher als vorher und mit voll

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rials benutzt, welches mittels dampfenthaltenden Gases fluidisiert wird. Dieser Verfahrensschritt findet nach einer Flockierung und Extraktion des Materials statt.

Bei einer anderen Verarbeitungsstufe von Sojabohnen vor der Flockierung und Extraktion werden diese zuerst auf Riffelwalzen gebrochen, d. h. zu einem Bohnenbruch aufbereitet. Dabei wird angestrebt, aus einer schaffenheit 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 zur Konditionierung von vorab gebrochenen Sojabohnen für Flockierung die Apparatur einen Fließbett-Apparat (1) aufweist, der in seinem Reaktionsraum (2) beheizbare Wärmetauscher (3) eingebaut hat und dazu ausgelegt ist, den ihn kontinuierlich passierenden Sojabohnenbruch homogen bei einer Verweilzeit von 4—8 Minuten auf eine Temperatur des Sojabohnenbruchs von 55—75°C aufzuwärmen, während der Sojabohnenbruch im wesentlichen mit Luft fluidisiert wird.

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

Überraschend hat sich gegenüber den bisherigen Annahmen der Fachwelt gezeigt, daß mit der Konditionierung in der vorgeschlagenen Apparatur bei den wesentlich kürzeren Verweilzeiten ausgezeichnete Konditionierungsergebnisse 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 leichler flockieren, wodurch erstens Ersparnisse an einzusetzender Energie entstehen und weiter werden die Flokkier-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 Fließbett-Apparat bleiben. Bei Wieder-Inbetriebnahme kann erneut direkt mit der Fluidisierung begonnen werden.

Die Konditionierung der gebrochenen Bohnen erfolgt erfindungsgemäß in einem Fließbett-Apparat 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 Rohrbündelkonditioiiicieis uie notwendige Energie zuzuführen. Das Reaktionsvolumen und die damit verbundene 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 homegenere Behandlung des Produktes. Die zur Fluidisation notwendige Luftmenge wird durch einen speziellen Düsenboden gleichmäßig auf die Anströmfläche verteilt. Deswegen ist der Anströmboden des Fließbett-Apparates mit an sich bekannten Düsen zum Verteilen der zum Fluidisieren geführten Luft bestückt, die das Absetzen von Partikeln im Düsenraum und damit Verstopfungen ίο des Bodens verhindern.

Zur Luftregulierung dienen Drosselorgane 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 die Umgebung abgegeben.
Die Vorteile des mit der erfindungsgemäßen Apparatür 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 kürzere Zeit bei Temperaturen ergibt eine Verbesserung der Olqualität. 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 Fließbett-Apparat 1 auf, in dessen Reaktionsraum 2 beheizbare Wärmetauscher 3 eingebaut sind. Die Wärmetauscher werden mit Heizdampf über eine Dampfleitung 4, regulierbar mit Ventilen 5, beiieizi. Ein riundensai wird aus den Wärmetauschern 3 einer Kondensatsammelleitung 6 zugeführt.

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 Fließbett-Apparat 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 Fließbett-Apparates befördert wird, von dem sie durch öffnungen im Anströmboden 13 in die Materialschicht 8 und durch diese strömt, und über eine Abluftleitung 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 Fließbett-Apparat nach Bedarf reguliert.

Die aus Apparat 1 über die Leitung 14 abzuführende Abluft weist einen Anteil von Feinpartikeln des fluidisierten Bohnenbruchs und von Wasserdampf auf. Die Abluftleitung 14 führt zu Hochleistungszyklonen i7, wo die Feinpartikel abgetrennt werden, über eine Radschleuse 18 herausgetragen werden und z. B. dem konditionierten Bohnenbruch vor der Flockierung zugemischt werden. Die im wesentlichen von den Feinpartikein in den Zyklonen befreite Abluft wird von einem zweiten Ventilator 18 zu einem Trennungsgerät 19 geführt, in dem der Wasserdampfanteil abgetrennt und über eine Leitung 20 in die Atmosphäre abgelassen wird. Die im wesentlichen von den Feststoffpartikeln und dem Wasserdampf befreite Luft wird über eine Leitung 21 zu dem ersten Ventilator 11 geführt, um weiter zur Fluidisierung der Materialschicht 8 im Fließbett-Apparat 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. Temperaturmäßig 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 Füeßbett-Apparates 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 Füeßbett-Apparates 1 mit an sich bekannten Ringspaltdüsen (Schweizer Patent Nr. 6 (29 394) bestückt, die ein Absetzen der Staubpartikel beim Durchströmen des Bodens 13 und die damit verursachte Störung einer regelmäßigen Fluidisierung verhindern.

Im übrigen ist der die Anlage kennzeichnende Fließbett-Apparat 1. was die konstruktive Gestaltung seines Reaktionsraumes 2, die Anordnung und Gestaltung der Wärmetauscher 3, deren Beheizung sowie die Gestaltung der Fluidisierung und Beschickung des Apparates mit dem zu 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° C 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Apparatur zur thermischen Behandlung eines Materials aus vorbehandelten Sojabohnen, welche einen Fließbett-Apparat aufweist, den das Material kontinuierlich passiert und mit Gas fluidisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung von vorab gebrochenen Sojabohnen für Flockierung die Apparatur einen Fließbett-Apparat (1) aufweist, der in seinem Reaktionsraum (2) beheizbare Wärmetauscher (3) eingebaut hat und dazu ausgelegt ist, den ihn kontinuierlich passierenden Sojabohnenbruch homogen bei einer Verweilzeit von 4—8 Minuten auf eine Temperatur des Sojabohnenbruchs von 55—75° C aufzuwärmen, während der Sojabohnenbruch 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 Fließbett-Apparat verlassenden Abluft zurück zum Fluidisieren des Bohnenbruchs.

3. Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zyklone (17) zum Entstauben der den Fließbett-Apparat verlassenden Abluft vorgesehen sind.

4. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmboden (13) des Fließbett-Apparates (1) mit Düsen zum Verteilen der zum Fluidisieren geführten Luft bestückt ist, die ein Absetzen von Staub-Partikeln im Düsenraum verhindern.

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

6. Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Abluftseite des Fließbett-Apparates wie auch an seiner Zuluftseite Ventilatoren (11,19) zum Fördern des fluidisierenden Mediums vorgesehen sind.

7. 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.

8. Apparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwärmen der Zuluft ein dampfbeheiztes Heizregister (26) vorgesehen ist.