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Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Zuckerfabrikationssäften
von festen Beimengungen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Trennen von Schlamm und festen Bestandteilen von Zuckerfabrikationssäften (mit
Ausnahme Von Melasse) zum Zweck der Erleichterung der Trennung der Flüssigkeit von
dem heißen Sacharat durch Filtrieren. Dies wird durch die Anwendung von einer oder
mehreren Absetzvorrichtungen oder Schwerkraftscheidern erreicht, in denen die festen
Bestandteile des Safts sich aus der Flüssigkeit absetzen und unter der Wirkung von
rotierenden Rechen oder Schabern stetig nach einerAusbringöffnung gefördert werden,
während die über dem Niederschlag aufsteigende Flüssigkeit dekantiert wird.
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Der Zuckersaft wird bisher von dem heißen Sacharat durch Filtrieren
getrennt. Läßt man das Sacharat sich vorher setzen, so ergibt sich eine erhebliche
Schonung der Filter, insbesondere der Filtertücher, die durch die hohe Temperatur
und die Alkalinität des heißen Sacharatgemisches rasch abgenutzt werden.
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Gemäß der Erfindung wird das Sacharat also von der Mutterlauge zunächst
durch Absetzenlassen getrennt und ständig auf mechanischem Wege zu einer Ausbringöffnung
des Absetzapparats befördert.
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Besonders eignen sich hierzu Absetzv orrichtungen nach Dorr, die in
ihrer einfachsten Ausführungsform aus einem Absetzgefäß bestehen, das einen Überlauf
für die Flüssigkeit und eine Ausbringöffnung für den Niederschlag aufweist, der
dieser Öffnung durch kreisende Rechen oder Schaber zugeführt wird. Mit Rücksicht
auf ihre vermehrte Leistungsfähigkeit im Verhältnis zur Bodenfläche und ihre geringeren
Installations- und Betriebskosten werden zweckmäßig Absetzvorrichtungen verwendet,
die durch mehrere übereinander angeordnete Absetzflächen in Kammern geteilt sind,
aus denen die sich vom Niederschlag abscheidende Flüssigkeit selbsttätig dekantiert
wird.
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Ein Schwerkraftscheider nach System Dorr ist in Abb. z dargestellt.
Er besteht aus einem flachen, zylindrischen Behälter 5 mit einem Überlaufrand 6
und einer Mittelöffnung 7 zum Ausbringen des abgesetzten Materials. Der im Behälter
drehbar angeordnete Schlammförderer besteht aus einer stehenden Welle 9, die in
geeigneten Lagern hängt, und radial angeordneten Armen ß, die Rechen oder Schaber
ro tragen. Diese schieben das sich absetzende Material vom Umfang des Behälters
nach der mittleren Ausbringöffnung.
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Als besonders zweckmäßig für die Ausführung des neuen Verfahrens hat
sich ein Scheider erwiesen, der mehrere übereinanderliegende Schichten von Saft
und festem Material aufnehmen kann. Ein solcher ist in Abb. 2 dargestellt. Er besteht
aus einem zylindrischen Behälter 22, der durch mehrere übereinanderliegende schalenförmige
Scheidewände 13 in mehrere Absetzkammern 14 unterteilt ist. Das
Gemisch
von Saft und Festkörpern wird in die oberste Kammer geleitet und durch Mittelöffnungen
2o in den Scheidewänden in die unteren Kammern verteilt. Ränder 2i dienen zum Zurückhalten
des eingebrachten Gemisches.
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Im Behälter 22 ist ferner ein drehbarer Schlammförderer angeordnet,
der aus einer stehenden Welle g' mit mehreren Radialarmen 8' besteht, die nahe über
den Scheidewänden i3 und dem Boden des Behälters sich drehen. An iedem Arm sind
Rechen oder Schaber lo' angeordnet, die das sich absetzende Material nach der Mitte
der Scheidewände 13 drängen, von wo es durch Rohre 17 abläuft bzw. nach der Ausbringöffnung
23 im Behälterboden. Die überstehende klare Flüssigkeit wird von jeder Schicht abgezogen,
indem sie in Steigerohren i8 zu einem Überlauf icg aufsteigt.
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Vorrichtungen dieser Art mit etwas abweichender Arbeitsweise sind
gleichfalls mveckmäßig verwendbar. So können z. B. die Ränder 21 und die Röhren
17 fortfallen. Das abgesetzte feste Material kann von den oberen Scheidewänden durch
die Mittelöffnungen abfallen und sich in der untersten Kammer am Boden des Behälters
sammeln, um von da in geeigneter Weise entfernt zu werden.
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Eine derartige Vorrichtung ist in Abb. veranschaulicht. Hier ist der
zylindrische Behälter 3o mit Wärmeisolationsmaterial 31 umkleidet und innen durch
schalenförmige Zwischenwände 32, 33), 34 in mehrere übereinanderliegende
Kammern unterteilt. Die Zwischenwände sind am Umfang mit der Seitenwand des Behälters
verbunden und weisen in der Mitte Offnungen auf, an die sich Stutzen 36, 37 anschließen.
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Die Zwischenwände sind zweckmäßig von außen nach innen geneigt. Die
Stutzen 35, 36, 37 liegen untereinander.
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Der rotierende Räumer ist hier auf einer stehenden Welle 39 angeordnet,
die in geeigneten Lagern aufgehängt ist und durch die Stutzen 35, 36, 37 abwärts
geführt ist. An der Welle sind drei Paare radialer Arme 42, 4.3, 44 derart befestigt,
daß sie nahe über der Oberfläche der Schalenwände 33 und 34. und des schrägen Bodens
45 des Behälters sich bewegen. An jedem Arm sind Schaber 46 angeordnet, die das
abgelagerte Festmaterial vom Umfange nach der Mitte schieben.
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Die überstehende klare Flüssigkeit wird aus dem oberen Teil jeder
Kammer durch Röhren 47, 48, .4g abgesogen, die durch die Behälterwand nach außen
geführt sind, unterhalb des Behälters h-Form besitzen und mit Überlaufstutzen 47',
q.8', .1c9' versehen sind, deren offene, obere Enden nahe dem höchsten Punkt und
am äußeren Umfang der Kammern liegen. Sie sind gleichmäßig auf den äußeren Umfang
der Kammern verteilt. In der Zeichnung sind nur je drei Stutzen dargestellt, ihre
Zahl kann aber beliebig vermehrt werden.
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Die Röhren 4.7, 4,8, a() führen die ablaufende Flüssigkeit zu einem
Sammelbehälter 5o. Das Rohr 47 ist Diagerecht in diesen Behälter nahe seinem Boden
eingeführt, die Rohre 48 und 49 sind durch Steigerohre 52, deren obere Enden eingestellt
werden können, mit dem Behälter verbunden, so daß durch Veränderung der Höhe der
Steigerohre der Durchfluß von Material durch den Scheider bis zu einem gewissen
Grade geregelt werden kann. Außerhalb des Behälters sind in die Rohre Absperrhähne
5.1 und Ablaßhähne 55 eingefügt. Der Sammelbehälter 50 ist mit einem Abflußrohr
56 versehen. Luftauslässe 65 mit eingebauten Ventilen sind in der Behälterwand im
oberen Teil jeder Kammer angeordnet. Sie gestatten den Austritt der Luft beim ersten
Füllen des Behälters.
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Die oberste Schale oder Scheidewand 32 bildet gleichzeitig den Deckel.
Über ihr ist eine zylindrische Wand 57 von wesentlich geringerem Durchmesser als
der Behälter 3o angeordnet, die als Trichter für die Einführung des Gemisches dient.
Zunächst dem oberen Rand der Zylinderwand 57 sind an der Welle 3q Schöpfarme 6o
angeordnet.
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Der Boden a 5 des Behälters ist, wenn auch in geringerem Maße als
die Zwischenwände, nach innen geneigt und weist in der Mitte einen Ausbringtrichter
62 mit daran sich anschließendem Abflußrohr 63 auf.
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Das in den Schwerkraftscheidern abgesetzte Produkt wird dann vorteilhaft
in rotierenden Saugfiltern filtriert.
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Abgesehen von der durch diese Kombination gegebenen Möglichkeit kontinuierlichen
Arbeitens werden auch die Betriebskosten und der benötigte Raum für die Filter verringert.
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Wenn nötig, kann man mehrere Schwerkraftscheider derart zusammen arbeiten
lassen, daß sie in Gegenstrom arbeiten. Geschieht dies, so braucht der am Ende einer
solchen Batterie von Schwerkraftscheidern ausgebrachte Schlamm nicht mehr filtriert
zu werden. Der am anderen Ende überlaufende Zuckersaft ist -vielfach genügend rein
und klar zur Weiterverarbeitung und bedarf dann keiner weiteren Klärung. Diese Arbeitsweise
ist in Abb. 4. veranschaulicht, wo sechs Schwerkraftscheider A, B,
C, D, E, F derart nebeneinander angeordnet sind, daß der Schlamm aus jedem
Scheider in den nächstfolgenden übergeführt wird, wie es die Linien 25 ergeben,
während die überlaufende Flüssigkeit vom letzten Scheider in den vorletzten und
von diesem weitergeführt wird, wie die Linien 26 es veranschaulichen. Der aus dem
letzten Scheider F ausgebrachte Schlamm enthält keinen Zucker mehr und kann weggeworfen
werden. Die aus dem ersten oder
den ersten zwei Scheidern abgezogene
Flüssigkeit ist klar und zur Weiterverarbeitung fertig.
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Die Trennung der Festkörper von den Säften in kontinuierlicher Weise
geht so rasch vor sich, daß eine Wertverringerung des Zuckersaftes und der Verlust
von Zucker ausgeschlossen ist. Sie ist mit nur geringen Wärmeverlusten verbunden,
insbesondere wenn man die Scheider gut isoliert. Bei der Anwendung des neuen Verfahrens
auf die Rübenzuckerherstellung wird der Rohsaft, der durch Behandlung der Rübenschnitzel
in den Diffusören erhalten wird, zuerst mit Kalk o. dgl. zwecks Freimachung des
Zuckers versetzt und die Flüssigkeit dann in den Saturationsbehältern mit Kohlensäuregas
behandelt, um die Kalziumsacharate zu freiem Zucker und Kalziumkarbonat zu zersetzen.
Nach Entfernung des Kohlensäureüberschusses wird das saturierte Produkt in einen
Schwerkraftscheider gebracht, in dem der Saft dekantiert wird, während der Schlamm
sich unten absetzt und durch die Mittelöffnung ausgebracht wird. Man kann die geringe
Flüssigkeitsmenge, die ihm noch anhaftet, durch Filtrieren abtrennen und behält
dann einen Kalkkuchen, der weggeworfen wird.
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Die klaren Säfte, die aus dem Scheider dekantiert werden, können,
. wenn nötig, nochmals geklärt und mit Kohlensäure behandelt werden, wenn man sie
nicht direkt auf Kristallzucker verarbeiten will. Unterwirft man sie einer zweiten
Kohlensäurebehandlung, so wird zur Trennung des Safts vom Schlamm ein zweiter Schwerkraftscheider
verwendet. Auch dieser Schlamm kann zwecks Gewinnung der anhaftenden Flüssigkeit
filtriert werden. Fürgewöhnlich genügen zwei Saturationen mit Kohlensäure, nimmt
man aber noch eine dritte vor, so kann auch hier wieder der Schwerkraftscheider
in Wirksamkeit treten.
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Der Durchfluß des Gemisches von Saft und Festkörpern durch den Schwerkraftscheider
wird zweckmäßig durch Regelung des Ausbringens der abgesetzten Festkörper geregelt.
Zu diesem Zweck wird eine Pumpe o. dgl. zum Abziehen des Schlammes aus dem Scheider
verwendet. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist eine Membranpumpe i5 in das Abflußrohr
63 eingeschaltet. Diese Pumpe saugt mit jedem Hub ein bestimmtes Volumen Schlamm
aus dem Scheider ab. Dieser besitzt l für gewöhnlich eine Dichte, die dem Verhältnis
von einem Teil Festkörpern zu einem Teil Flüssigkeit entspricht. Durch richtige
Einstellung der Pumpe kann man erreichen, daß die in der Zeiteinheit abgesogene
Schlammmenge ungefähr so viel Festkörper enthält wie die in der gleichen Zeiteinheit
in den Scheider eingeführte Flüssigkeit. Bei derartiger Einstellung der Pumpe wirkt
sie als Regler und sichert ein zuverlässiges Arbeiten des Scheiders als Absetz-
und Überlaufvorrichtung. Der gärungsfähige Schlamm und die sonstigen Festkörper,
die sich am Boden der übereinandergelagerten Schichten ansammeln, werden stetig
nach der inneren Ausbringöffnung hin gefördert.
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Die Anwendung des neuen Verfahrens auf die Gewinnung von Zucker aus
Melasse ist bereits Gegenstand des Patents 397672. Das vorliegende Patent schützt
also nur seine Anwendung auf andere zuckerhaltige Säfte.