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Raffinerie Tirlemontoise Societe Anonyme in Tirlemont, Belgien Die
bekannten Verfahren zur Behandlung von Zuckerrüben oder Zuckerrohr durch Diffusion
zwecks Extrahierens von Zucker haben den Nachteil, daß stets die Säfte verschiedenen
Zuckergehalts beim Fördern der fortlaufenden Flüssigkeitssäule und ebenso die verschiedenen
ausgesüßten Schnitzel bei ihrer Förderung mehr oder weniger stark gemischt werden.
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Wenn der in dem Behandlungsgut enthaltene Zuckersaft beispielsweise
ungefähr 87/88 1 oder 95 kg pro ioo kg Rüben beträgt, werden durch die übliche Diffusion
für gewöhnlich iio bis 1301 Saft mit Verlusten von etwa 0,3o bis o,5o
% an Zucker des Gewichtes der Rüben erzeugt. Für die Entleerung der Diffuseure
ist die gleiche Menge Wasser wie für die eigentliche Extrahierung des Saftes erforderlich,
so daß im Vergleich zum Gewicht des behandelten Gutes eine sehr große Menge Wasser
verbraucht wird.
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Bessere Ergebnisse, d. h. eine Verringerung der Verdünnung des erzeugten
Saftes und der Verluste an Zucker beim Extrahieren, sind nicht zu erzielen, selbst
wenn das Schneiden des zu extrahierenden Gutes und die eigentliche Diffusion mit
größter Sorgfalt durchgeführt werden.
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Die angegebenen Nachteile lassen sich nur dadurch verringern, daß
die Anzahl der Diffuseure einer Batterie vergrößert wird, doch sind hier praktisch
Grenzen dadurch gezogen, daß durch den am Ende der Diffusionsbatterie herrschenden
Druck des Wassers eine ununterbrochene Saftsäule von einem Diffuseur nach dem anderen
gefördert werden muß, um das Maischen bzw. den Saftabzug aus dem letzten Diffuseur
zu erzielen. Mehr als 16 Diffusionsgefäße können jedoch kaum Verwendung finden,
da sonst der von den Schnitzeln gebotene Widerstand so groß wird, daß der Umlauf
des Wassers in der Batterie nur durch Anwendung eines Druckes erzielt .werden könnte,
der unzulässige Grenzen überschreitet. Diese zulässige Grenze wird bestimmt einerseits
durch die Notwendigkeit des Dichthaltens der großen Füllungs- und Entleerungstüren,
andererseits und ganz besonders durch die Vermeidung der Gefahr, daß der Saft durch
den übermäßigen Druck Kanäle (oder Wege) geringeren Widerstandes in die Schnitzelmasse
bildet und sich in denjenigen Teilen derDiffuseure nicht mehr erneuert, in welchen
die Schnitzel am meisten zusammengepreßt sind.
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Der Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfahren zu schaffen, durch
welches die oben angegebenen Nachteile restlos beseitigt werden, d. h. bei welchem
eine geringere endgültige Verdünnung des Saftes, geringere Extraktionsverluste sowie
eine gleichförmige Aussüßung und ein weit geringerer Verbrauch an Wasser als gewöhnlich
erzielt werden.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß das
Auslaugegut mit abgeteilten
Flüssigkeitsmengen unter Vermeidung
der Mischung der einzelnen Flüssigkeitsportionen während des Auslaugevorganges behandelt
wird.
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Auf den Zeichnungen sind einige Anlagen zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, und es zeigen Fig. z bis q. schematische
Ansichten, aus welchen die Wirkungsweise einer Diffusionsbatterie gemäß der Erfindung
ersichtlich ist, Fig. g einen Längsschnitt und Fig.6 einen Querschnitt durch eine
stetig arbeitende Diffusionseinrichtung gemäß der Erfindung.
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Angenommen, die in Fig. z veranschaulichten, einen Teil einer Batterie
darstellenden sechs Diffuseure dl, d2, d3, d4, d5, d, sind mit Schnitzeln
und Saft gefüllt, und der Saft soll aus dem Diffuseur dl nach dem Diffuseur d2 und
der aus denn Diffuseur d2 nach dem Diffuseur d3 usw. geleitet werden. Um letzteres
ohne Mischung des Saftes zu@erzielen, wird jedem Diffuseur ein Behälter r1, r2,
y3, y4, y5, y,; zugeordnet. Wenn die Säfte der hintereinander angeordneten Diffuseure
in die entsprechenden Behälter geleitet werden, tauchen die Schnitzel nicht mehr
in den Saft ein, vielmehr kommt mit den Schnitzeln nur noch der ihnen anhaftende
bzw. der darin enthaltene Saft in Berührung. Im nächsten Arbeitsgang wird nun in
umgekehrter Weise verfahren, d. h. der Inhalt der Behälter wird wieder den Diffuseuren
zugeführt, wobei jedoch, wie in Fig.2 durch Pfeile angedeutet worden ist, der Saft
aus dem Behälter y1 in den Diffuseur d2, der aus dem Behälter y2 in den Diffuseur
d3 usw. geleitet wird, derart, daß am Ende dieses Arbeitsganges die Säfte aus den
verschiedenen Behältern um je einen Diffuseur weitergefördert worden sind, ohne
daß hierbei ein Mischen der Säfte und eine Summierung der Drücke erfolgt.
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Die obenerwähnten Behälter r1, y2 USW.
können durch eine zusätzliche
Reihe B von Diffuseuren ersetzt werden, die, wie Fig. 3 erkennen läßt, mit der Reihe
A von Diffuseuren eine einzige Batterie bildet. Die Diffuseure der Reihe A sind
mit Saft und Schnitzeln und die der Reihe B nur mit Schnitzeln gefüllt.
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Im ersten Arbeitsgang werden die Säfte aus den Diffuseuren der Reihe
A in die der Reihe B
übergeleitet, d. h. der Saft aus der Einrichtung
dl wird in die Einrichtung d2, der aus d3 in d4. . . , der aus dll in d12 übergeleitet.
Im zweiten Arbeitsgang werden die Säfte aus den Diffuseuren der Reihe
B nach denen der Reihe A geleitet, d. h. der Saft aus dem Diffuseur
d., strömt nach dem Diffuseur d3, der aus dem- Diffuseur d4 nach dem Diffuseur d6
usw.
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Die Arbeitsgänge sind mithin hier die gleichen wie beim oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel, und auch hier strömen die Säfte ohne die geringste Mischung
oder Summierung der Drücke aus den Diffuseuren einer Reihe nach den Diffuseuren
der anderen Reihe.
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Die auf dieses Diffusionsverfahren zurückzuführende Wirkung ist ohne
Erklärung verständlich, ergibt sich vielmehr von selbst.
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Der Saft wird nicht mehr durch die verschiedenen Diffuseure gedrückt,
überströmt vielmehr nacheinander die Schnitzel in den einzelnen Diffuseuren und
wird hierbei dauernd angereichert. Da der Druck des Wassers keine Rolle mehr spielt,
kann die Anzahl der Diffuseure sozusagen unbegrenzt erhöht werden, während die Verdünnung
des extrahierten Saftes und die Zuckerverluste in den ausgelaugten Schnitzeln nach
Wunsch herabgemindert werden kann. Die Diffusionswässer, die etwa ein Viertel bis
ein Drittel der Gesamtverluste darstellen, fallen fort. Da an Stelle des Saftumlaufes
unter Druck die Schnitzel einfach in den Saft eingetaucht werden, fallen die unter
dem Namen »Nester« bekannten Stellen schlechter Aussüßung der Schnitzel fort, wodurch
unbestimmbare Verluste vermieden werden. Durch den Fortfall der Abwässer wird die
für die Diffusion erforderliche Menge Wasser um diesen Betrag verringert.
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Da die Schnitzeheste dem Umlauf kein Hindernis mehr bieten, ist es
bei dem neuen Verfahren ohne Schwierigkeit möglich, das Preßwasser der ausgelaugten
Schnitzel wieder in den Diffusionskreislauf zurückzuführen, wodurch die Zuckerverluste
um die Hälfte verringert werden.
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Schließlich besteht noch ein Vorteil des neuen Verfahrens darin, daß
jede Fermentationswirkung, die beispielsweise durch Einsetzen ungesunder oder schlecht
gewaschener Rüben oder durch infiziertes Wasser entstehen kann, verhindert werden
kann, da die Batterie ohne Schwierigkeit jederzeit besichtigt werden kann.
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Es hat sich überdies herausgestellt, daß das oben angegebene Arbeitsverfahren
hinsichtlich der Güte des Diffusionssaftes keinerlei Nachteile hat und Schaumbildung
nicht vorkommt.
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Weiter hat es sich herausgestellt, daß die Zeit, während welcher die
Schnitzel nicht in dem Saft untergetaucht sind, nicht etwa für das Diffusionsverfahren
verloren ist. Tatsächlich erfolgt eine stetige Diffusion des Zuckersaftes der inneren
Zellen während dieser Zeit gegen die außen an den Schnitzeln noch anhaftende Saftschicht,
und selbst im Innern der Schnitzel wird die Diffusion von dem mittleren, am wenigsten
ausgesüßten Teil nach dem am meisten ausgesüßten äußeren Teil fortgesetzt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in mannigfacher Weise durchgeführt
werden.
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x. Die verschiedenen Diffuseure können aus Behältern hergestellt werden,
die mit einem Deckel für den Einlaß von Druckluft ausgerüstet und mit der Außenluft
verbunden sind. Die Strömung des Saftes aus den Diffuseuren
der
Reihe A nach denen der Reihe B erfolgt unter Wirkung von Druckluft
auf den Saft in den erstgenannten Diffuseuren, während die Diffuseure der zweiten
Reihe finit der Außenluft in Verbindung stehen.
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Alle Arbeitsgänge erfolgen immer reihenweise von der Reihe
A nach der Reihe B und umgekehrt, und die Luft- und Safthähne jeder
Reihe können daher gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden.
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Das Maischen und der Saftabzug bieten keinerlei Schwierigkeit, und
eine nähere Erklärung dieser Arbeitsgänge erübrigt sich hier.
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Es leuchtet ein, daß die Vorrichtung nach der Erfindung ohne Schwierigkeit
und ohne nennenswerte Abänderung bei einer gewöhnlichen Diffusionsbatterie angewendet
werden kann, um diese Batterie in eine gemäß der Erfindung umzuwandeln.
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2. Eine andere praktische Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die Reihen der Diffusionseinrichtungen beweglich angeordnet werden. Während
des ersten Arbeitsganges befindet sich die Reihe A beispielsweise oberhalb der Reihe
B, so daß der Saft aus denDiffuseuren der ersten Reihe in die der zweiten Reihe
strömt. In der nachtfolgenden Arbeitsphase werden die Diffuseure der Reihe
B oberhalb der der Reihe A
gebracht usw. Bei diesem Verfahren müssen
die Diffuseure verschoben werden, doch ist für die Durchführung dieses Verfahrens
keine Druckluft erforderlich.
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3. Die Förderung des Saftes kann auch mit Hilfe von Pumpen, wie Fliehkraftpumpen
u. dgl., erfolgen.
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.. Das gleiche Ergebnis kann auch dadurch erreicht werden, daß der
Saft in den Diffuseuren verbleibt und die Schnitzel von einem Diffuseur nach dem
anderen gefördert werden. Das Verfahren besteht darin, daß die Schnitzel aus allen
Diffuseuren gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten ausgetragen werden, ohne den
Saft abzulassen, worauf diese Schnitzel wieder in weniger konzentrierten Saft eingetaucht
werden, derart, daß die Schnitzel jedesmal von einem Diffuseur nach dem nächstfolgenden
durch die ganze Reihe hindurch im Sinne der normalen Extraktion geleitet werden.
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So kann beispielsweise angenommen werden, daß die Schnitzel sich in
durchbrochenen Behältern (Fig. q.) befinden, die in die Diffuseure eingetaucht werden
können und möglichst genau in diese passen. Hierbei werden zunächst die durchbrochenen
Behälter i', 2', 3' usw. aus den Diffuseuren i, 2, 3 herausgezogen, während im nächsten
Arbeitsgang die Schnitzel in den Saft eingetaucht werden, wobei jedoch der Behälter
i' in den Diffuseur 2, der Behälter 2' in den Diffuseur 3 usw. hineingesenkt wird.
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Die beiden beschriebenen Diffusionsverfahren, Überleiten des Saftes
und Überleiten der Schnitzel, liefern das gleiche Ergebnis, nämlich, wie bereits
oben angegeben ist, eine beträchtlich bessere Aussüßung als bei der gewöhnlichen
Diffusion und eine geringere Verdünnung des extrahierten Saftes. Weiter werden die
unbestimmten Diffusionsverluste beseitigt, und für die Durchführung der Diffusion
wird eine wesentlich geringere Menge Wasser benötigt, ohne hierbei den Fortfall
der Abwässer zu berücksichtigen.
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Die aufeinanderfolgende Überleitung des Zuckerrübensaftes zwecks Extrahierens
des darin enthaltenen Zuckers ist bereits früher vorgeschlagen worden, und ebenso
sind bereits früher Vorschläge dahingehend gemacht worden, die Rübenschnitzel von
einem Extraktionsbehälter nach dem anderen zu leiten. Weder das eine noch das andere
Verfahren ist jedoch für die Diffusion verwendet worden.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann stetig und sogar beinahe selbsttätig
durchgeführt werden.
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Bekanntlich sind in den letzten Jahren mehrere Vorrichtungen zur-
stetigen Diffusion entworfen worden. Alle diese Vorrichtungen haben jedoch den oben
angegebenen Nachteil des Mischens der Säfte oder Schnitzel oder der Schnitzel und
der Säfte, wodurch ein ungenügendes Aussüßen und ein zu starker Saftabzug erfolgen.
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Mit keinem der bekannten Verfahren kann daher die erfindungsgemäß
gestellte Aufgabe gelöst werden, die, wie nochmals -wiederholt werden soll, auf
die vollständige Trennung der Säfte der verschiedenen Diffuseure ohne Möglichkeit
der Mischung hinausläuft.
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Eine Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung der stetigen Diffusion
gemäß der Erfindung ist in Fig. 5 im Längs- und in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt.
Die Vorrichtung weist hier eine zylindrische Trommel A mit einer fortlaufenden inneren
Scheidewand B, B, B
in Form einer Schnecke auf, die als archi= medische, waagerecht
angeordnete Schraube anzusprechen ist. Die Trommel A wird z. B. etwa bis zum Spiegel
C mit Wasser angefüllt, derart, daß der Wasserspiegel die freie Kante der schraubenförmigen
Scheidewand nicht erreicht. In dieser Weise werden durch jeden Gang der Schnecke
voneinander isolierte Abteile D, D',
D" begrenzt. Wenn die ganze Trommel langsam,
beispielsweise in Richtung des Pfeiles a in Fig. 5, in Umdrehung versetzt wird,
bleibt der Flüssigkeitsspiegel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Schraubengängen
der Scheidewand waagerecht, und die Flüssigkeit wird im Sinne der Achse des Zylinders
weitergefördert, wie dies bei archimedischen Schrauben zum Heben von Wasser der
Fall ist. Diese Förderung der Flüssigkeiten in den verschiedenen Abteilen
erfolgt
ohne jede Berührung oder Mischung der Flüssigkeiten aus den einzelnen Abteilen.
Bei jeder Umdrehung der Trommel wird dieFlüssigkeit um eine Steigung der Schraube
weitergefördert, d. h. um eine Strecke, die gleich der Breite eines Abteils ist.
Die Richtung der Förderung der Flüssigkeit ist in Fig.5 durch den Pfeil b angegeben.
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Um die Schnitzel nacheinander in die verschiedenen, im Innern der
Trommel geförderten Flüssigkeiten einzutauchen, werden die Gänge der Schraube durch
Roste oder durchbrochene Bleche E, E miteinander verbunden, die der Deutlichkeit
halber in dem Längsschnitt -in Fig. 5 nicht dargestellt worden sind.
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Durch die Roste oder Bleche wird die Bewegung der Flüssigkeit nicht
behindert, da letztere durch die Zwischenräume zwischen den Stäben bzw. die Durchbrechungen
hindurchfließt, doch werden durch diese Einrichtungen, wenn die Abteile mit einem
Gemisch aus Saft und Schnitzeln gefüllt sind, letztere durch die Roste oder durchbrochenen
Platten E, F_ zurückgehalten und durch die Drehung der Trommel in die Nähe der oberen
Erzeugenden gebracht. Während dieser Bewegung tropfen die Schnitzel ab, und der
Saft fließt in die Abteile zurück, welche die Schnitzel gerade verlassen haben.
Die Schnitzel fallen schließlich senkrecht gegen den unteren Teil der Trommel. Betrachtet
man die Schnitzel, die in einem bestimmten Augenblick die Mitte eines Flüssigkeit
enthaltenden., Abteils, beispielsweise des Abteils D', einnehmen, so entspricht
die Zeit, die zwischen diesem Augenblick und demjenigen, in welchem die durch die
Drehung der Trommel angehobenen Schnitzel wieder nach unten fallen, verstreicht,
ungefähr einer halben Umdrehung der Trommel, und während dieser Zeit wird die ganze
Flüssigkeit um etwa eine halbe Steigung gefördert. . Hieraus ergibt sich, daß die
Schnitzel so abstürzen, daß sie zwischen das Abteil, welches sie gerade verlassen,
und in das nächstfolgende fallen. Die ganze Bewegung der Schnitzel erfolgt in derselben
lotrechten Ebene senkrecht zur Achse der Trommel, ohne daß die Schnitzel hierbei
in axialer Richtung weitergefördert werden.
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Aus obigen Ausführungen ergibt sich, daß, wenn im Innern der Trommel
an einem von dieser unabhängigen Rahmen feststehende schräge Bleche F, F o. dgl.
mit einer Neigung gleich der halben Steigung der Schraube angeordnet werden, gleichzeitig
den beiden folgenden Bedingungen genügt wird: a) Die herabfallenden Schnitzel gleiten
auf den schrägen Blechen und fallen nicht rittlings auf die beiden Abteile, sondern
in dasjenige Abteil hinein, welches sie gerade verlassen haben und in welchem jetzt
eine andere Flüssigkeit sich befindet wie die, welche die Schnitzel gerade verlassen
haben. b) Durch das Gleiten der Schnitzel auf den schrägen Blechen wird die Förderung
in axialer Richtung in einer der Förderung der Flüssigkeiten entgegengesetzten Richtung,
d. h. entgegen der durch den Pfeil b angedeuteten Richtung, erzielt, wobei, wie
aus obiger Beschreibung hervorgeht, die beiden Bewegungen beinahe gleich sind, d.
h. eine halbe Steigung der Schraube für jede Bewegung im entgegengesetzten Sinne
bei jeder halben Umdrehung der Trommel betragen.
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Es ergibt sich, daß mit der beschriebenen Vorrichtung die Diffusion
mit Unterbrechung der Förderung des Saftes erzielt wird, wobei die Mischung mit
Sicherheit verhindert wird. Hierbei sind ebenso viele aufeinanderfolgende Diffuseure
vorhanden wie Schraubengänge. Das Mischen wird dadurch verhindert, daß einerseits
die Flüssigkeiten der verschiedenen Diffuseure niemals miteinander in Berührung
kommen und daß andererseits alle Schnitzel unbedingt zur gleichen Zeit die Vorrichtung
durchlaufen, wodurch die Möglichkeit des längeren Verweilens von Schnitzeln und
Flüssigkeit in dem einen oder anderen Abteil vollkommen ausgeschlossen ist.
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Da die Flüssigkeiten und die Schnitzel gleichzeitig nach entgegengesetzten
Richtungen gefördert werden, können das Beschicken mit frischen Schnitzeln und das
Austragen der ausgelaugten Schnitzel ebenso wie die Zufuhr des Wassers und der Abfluß
des Saftes an gegenüberliegenden Enden der Trommel erfolgen.
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Die Erhitzung der Trommel kann von außen oder von innen und durch
bekannte, auf das Brühen der Schnitzel und das Wiedererwärmen des Saftes sich beziehende
Verfahren von Steffen oder Naudet erfolgen.
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Die Erfindung ist nicht nur für die Behandlung von Rüben, sondern
von allen zuckerhaltigen Pflanzen, wie Zuckerrohr usw., und auch für die Behandlung
der Wurzeln von Zichorien, Erdäpfeln oder Dahlien und anderen Wurzeln geeignet,
um aus diesen das Inulin zu extrahieren. Weiter soll die Erfindung nicht auf die
hier als Beispiel beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt werden,
da Abänderungen mannigfacher Art getroffen werden können, ohne von dem Wesen der
Erfindung abzuweichen.