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Verfahren und Vorrichtung zum ununterbrochenen Auslaugen von zerkleinerten
Pflanzenstoffen, insbesondere von Zuckerrüben und Zuckerrohr Das Verfahren und die
Vorrichtung nach der Erfindung verfolgen den Zweck, in einem senkrecht stehenden
Auslaugegefäß zerkleinerte Pflanzenstoffe in dei Weise auszulaugen, daß sie in den
unteren Teil des Gefäßes eingebracht und hochgedrückt werden, während dieAuslaugeflüssigkeit
von oben den Pflanzenstoffen entgegengeführt wird.
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Es sind bereits mehrfach Vorschläge gemacht worden, um zerkleinerte
Pflanzenstoffe in ähnlicher Weise auszulaugen, aber die praktische Ausführung ist
bisher daran gescheitert, daß ungeeignete Maßnahmen und Vorrichtungen angewandt
wurden.
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Nach einem Vorschlag sollen die zerkleinerten Pflanzenstoffe in einem
Schenkel eines kommunizierenden Rohres durch ihr eigenes Gewicht in der Auslaugeflüssigkeit
herabsinken, durch das untere Verbindungsrohr in den anderen Schenkel gelangen und
dort dem Strom der Auslaugeflüssigkeit entgegen hochgedrückt werden. Diese Arbeitsweise
ist praktisch nicht ausführbar, da die Pflanzenstoffe, die spezifisch schwerer als
die Auslaugeflüssigkeit sind, zwar in den Einfallschenkel hinabsinken, sich dann
aber an dessen unterem Teil, insbesondere in dem Verbindungsrohr, festsetzen, also
gar nicht in den anderen Schenkel gelangen können.
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Nach einem anderen Vorschlag sollen die Pflanzenstoffe für sich oder
mit Auslaugeflüssigkeit aufgemaischt, durch eine Schnecke oder einen Zylinder mit
hin und her gehendem Kolben oder auch durch eine gewöhnliche Kolbenpumpe in den
unteren Teil des Auslauge gefäßes und von dort weiter hochgedrückt werden. Diese
Arbeitsweise scheitert daran, daß eine breiige Masse aus zerkleinerten Pflanzenstoffen
durch eine Schnecke überhaupt nicht gegen Druck gefördert werden kann und auch gewöhnliche
Pumpen oder im Zylinder bewegliche Kolben ganz ungeeignet sind, eine Masse aus zerkleinerten
Pflanzenstoffen zu fördern.
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Bei dem neuen Verfahren werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt,
daß die beiden hauptsächlichsten Maßnahmen für die Ausführung, nämlich das Einbringen
der zerkleinerten Pflanzenstoffe in das Auslaugegefäß und die darauf folgende ununterbrochene
Auslaugung, getrennt voneinander ausgeführt werden und dementsprechend auch die
Einrichtungen dafür unabhängig voneinander arbeiten.
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Die zerkleinerten Pflanzenstoffe werden in der Weise in den unteren
Teil des Auslaugegefäßes eingebracht, daß sie mit dem vorher gewonnenen und angewärmten
Saft aufgemaischt werden. Dadurch werden sie für eine Fliehkraftpumpe besonderer
Bauart pumpfähig gemacht und in ein Siebrohr mit Doppelmantel gedrückt, durch welches
der größte Teil des Saftes wieder von den Pflanzenstoffen abgetrennt wird. Der abgetrennte
Saft fließt in den Maischraum zurück, wo er wieder zum Rufmaischen weiterer Pflanzenstoffe
dient.
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Das Einbringen der Pflanzenstoffe vollzieht sich also in einem ununterbrochenen
Vorgang und unabhängig von der erst später stattfindenden
geregelten
Auslaugung. Die Eigenart der beschriebenen Arbeitsweise besteht darin, daß der Saft
stets im-Kreislauf umläuft, während die Pflanzenstoffe immer nur den halben Kreislauf
mitmachen, dann aus dem Saftumlauf herausgehoben und durch den Druck der Pumpe weiter
hochgedrückt werden. Dieser ununterbrochene Umlauf des auf seinem halben Wege als
Fördermittel für die Pflanzenstoffe dienenden Saftes, seine stetige Abtrennung von
diesen in dem Siebrohr und das Weiterdrücken der verdickten Schnitzelmasse durch
den Pumpendruck sind demnach die wesentlichen Merkmale für die erste Maßnahme des
neuen Verfahrens, nämlich für das ununterbrochene Einbringen der Pflanzenstoffe
in das Auslaugegefäß. Ihre Ausführung ist unabhängig von der Menge der eingemaischten
Pflanzenstoffe und von dem Verhältnis zwischen Saft und Pflanzenstoffen. Die Siebfläche
wird groß genug gewählt, um sämtlichen Saft abzuführen, selbst wenn zufällig wenig
oder keine Pflanzenstoffe eingemaischt werden.
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Die Arbeitsweise unterscheidet sich auch grundsätzlich von ähnlichen
der bekannten Verfahren, bei denen eine unbedingte Voraussetzung für das Gelingen
ist, daß sich hinter der Fördervorrichtung ein Schnitzelpfropfen bildet, der das
Zurückfließen der Schnitzelmassen und des Saftes aus dem Auslaugegefäß verhindern
soll. Bei dem neuen Verfahren ist ein solcher Pfropfen, der sich auch bei den früheren
Verfahren nicht oder nicht dauernd bilden konnte, nicht erforderlich, da das Zurückfließen
der Massen aus dem Auslaugegefäß ganz sicher durch den stets gleichmäßig hohen Pumpendruck
im Siebrohr verhindert wird, der größer ist als der Flüssigkeitsdruck im Auslaugegefäß.
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Die in das Auslaugegefäß gedrückten Pflanzenstoffe unterliegen hier
der zweiten Maßnahme, der ununterbrochenen Auslaugung; sie werden durch den gleichmäßig
von unten wirkenden Druck der Pumpe hochgefördert, und zwar mit wesentlich verringerter
Geschwindigkeit, weil der Querschnitt des Gefäßes ungefähr io- bis 15mal größer
ist als der des Pumpenrohres. Wenn sie in den oberen Teil des Gefäßes gelangt sind,
werden sie durch eine Austragvorrichtung (Becherwerk u. dgl.)'herausgehoben oder
einfach über den oberen Rand gedrückt.
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Die Auslaugeflüssigkeit, bestehend aus dem von den ausgelaugten Pflanzenstoffen
abgepreßten Saft, gemischt mit dem nötigen heißen Wasser, wird oben zugeführt, fließt
mit geregelter Geschwindigkeit und gut verteilt zwischen den zerkleinerten Pflanzenstoffen
nach unten und wird als angereicherter Saft durch ein im untersten Teil des Gefäßes
angebrachtes Sieb abgeführt, und zwar in ein mit dem Auslaugegefäß kommunizierendes
Standrohr von gleicher Höhe, aus dem der Saft dann erst zur weiteren Verarbeitung
abgezogen wird.
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Durch den Saftabzug wird natürlich der Flüssigkeitsstand im Standrohr
erniedrigt, und zwar um so viel, daß der Unterschied gegenüber dem Stand im Auslaugegefäß
so groß wird, daß der Überdruck in diesem die entsprechende Menge Saft in das Standrohr
fördert.
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Die Verbindung des Auslaugegefäßes mit einem kommunizierenden Standrohr
ist daher von grundsätzlicher Bedeutung für den geregelten Strom der- Auslaugeflüssigkeit
und damit auch für eine geregelte Auslaugung der Pflanzenstoffe.
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Damit die Auslaugung stets in einem Raum von gleicher Höhe stattfindet,
wird der Flüssigkeitsstand in dem Auslaugegefäß dauernd auf gleicher Höhe gehalten,
und zwar so hoch, daß die Pflanzenstoffe ungefähr bis i m unter dem Gefäßrand mit
.der Flüssigkeit bedeckt bleiben. Diese Regelung erfolgt durch einen Schwimmer,
der auf ein Absperrorgan in der Zuflußleitung der Auslaugeflüssigkeit wirkt. Wird
Saft aus dem Standrohr abgezogen, so senkt sich gleichzeitig der Flüssigkeitsstand
im Auslaugegefäß, infolgedessen öffnet der gleichzeitig sinkende Schwimmer das Zuflußventil,
so daß der Flüssigkeitsstand durch den Zufluß wieder auf die vorgeschriebene Höhe
gebracht wird.
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Der Höhenunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitsständen wird
also nur durch Sinken des Standes im Standrohr, also durch den Saftabzug aus diesem,
geregelt, und diese Regelung erfolgt ganz selbsttätig je nach der Menge des Saftes,
der abgezogen wird, und je nach dem Widerstand, den die Schnitzelsäule und das Sieb
im Auslaugegefäß dem Durchfließen der Auslaugeflüssigkeit entgegensetzt.
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Das Standrohr zur Regelung des Flüssigkeitsstandes dient gleichzeitig
als Füllrohr zum Einbringen der zerkleinerten Pflanzenstoffe in den umlaufenden
Saft und in das Einmaischgefäß; es erhält daher eine entsprechend große Weite.
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Selbstverständlich können die zerkleinerten Pflanzenstoffe vor dem
Einfüllen erwärmt und evtl. auch ausgepreßt werden, so daß nur der in den Preßlingen
verbleibende Saft auszulaugen ist.
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Eine zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Einrichtung
ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Diese Einrichtung besteht aus
drei Hauptteilen, dem Auslaugegefäß, der Einbringevorrichtung für die aufgemaischten
Pflanzenstoffe und dem Füll-und Standrohr zur Regelung des Saftstandes.
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Das Auslaugegefäß ist ein einfaches, zylindrisches, senkrecht stehendes
Gefäß mit dem Auslaugeraum i und dem Austrage- und Wasserraum 2. Zur Regelung des
Standes der Auslaugeflüssigkeit ist oben seitlich eine Schwimmervorrichtung 3 mit
der Wand des Wasserraumes
verbunden, dessen Schwimmer die Zuflußöffnung
nach Bedarf öffnet und schließt. Die ausgelaugten Pflanzenstoffe werden durch das
Becherwerk 4 entsprechend der von unten nachgedrückten Menge entleert. Weitere Einrichtungen
wie bei anderen Arbeitsweisen sind nicht erforderlich, so daß hier mit der billigsten
Einrichtung und den einfachsten Mitteln die Auslaugung durchgeführt wird.
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An das Auslaugegefäß schließt sich unten die Einbringevorrichtung
für die Pflanzenstoffe an. Diese besteht aus der geschlossenen kurzen Schwemmrinne
5, dem Mischtrog 6, derPumpe 7, dem mit Mantel versehenen Siebrohr 8 zur Abtrennung
des Maischsaftes, dem konischen, mit Sieben belegten Unterteil g zur Abscheidung
des restlichen Maischsaftes und der Rohrleitung io mit eingeschaltetem Wärmer ii,
durch welche der Maischsaft nach der Schwemmrinne zurückfließt. Die im Auslaugeraum
angereicherte Flüssigkeit fließt durch die Siebfläche 12 und durch das Rohr 13 nach
dem Maischsaft. Vor dem Wärmer wird zweckmäßig ein Sandabscheider in die Zuflußleitung
eingebaut.
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Das Standrohr 14 steht senkrecht auf der Schwemmrinne 5. Es hat die
Höhe des Auslaugegefäßes, aber wesentlich kleineren Durchmesser. Die zerkleinerten
Pflanzenstoffe werden oben in das Standrohr eingefüllt, fallen durch dieses in den
heißen Saft, der dauernd durch die Schwemmrinne umläuft und sie mit in den Kreislauf
bis in den Abscheideraum mitnimmt. Der überschüssige, durch den Zufluß des ausgelaugten
Saftes entstehende Saft steigt in dem Standrohr hoch und wird durch das Ventil 15,
vor dem ein Sieb eingebaut ist, zur weiteren Verarbeitung abgezogen.
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Das Verfahren wird mit dieser Vorrichtung z. B. unter Verwendung von
Zuckerrübenschnitzeln folgendermaßen ausgeführt: Die Schnitzel werden oben in das
Füllrohr gebracht, fallen durch dieses in den heißen Saft, der das Rohr in wechselnder
Höhe je nach der Regelung des Saftabzuges und der Auslaugung füllt, sinken darin
hinunter bis in die Schwemmrinne, werden hier durch den hinten einströmenden heißen
Saft in den Mischtrog geschwemmt, aus dem die Pumpe sie in den Saftabtrennraum und
nach Abscheidung des Saftes weiter in den Auslaugeraum fördert und in diesem hochdrückt.
Die Füllung des Auslaugeraumes mit den Schnitzeln erfolgt also zwangsläufig mit
solchen Mengen, wie sie oben in das Füllrohr eingebracht werden. Werden keine Rüben
geschnitten, werden auch keine Schnitzel in den Auslaugeraum gedrückt, sondern die
Pumpe fördert dann nur Saft, der sofort aus dem Abscheideraum nach dem Maischtrog
zurückfließt.
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In dem Auslaugeraum steigen die von unten hineingedruckten Schnitzel
langsam in die Höhe, und zwar in dicht aufeinanderliegenden Schichten, durch welche
die von oben nach unten fließende Auslaugeflüssigkeit-strömt. Die Verhältnisse für
die Auslaugung sind hier also ganz ähnlich denen bei der sonst üblichen Saftgewinnung
in 8 bis i2 Einzelgefäßen, -nur daß die Widerstände, die die Bodensiebe in den einzelnen
Gefäßen und die engen Rohrverbindungen und Ventile bieten, fortfallen, also der
Flüssigkeitsdruck für den Saftstrom viel geringer sein kann. Im übrigen verteilt
sich die Flüssigkeit ebenso gleichmäßig zwischen die Schnitzel wie in der Diffusionsbatterie.
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Nach einer Auslaugezeit, die je nach dem Rauminhalt des Gefäßes zwischen
ungefähr 6o bis 9o Minuten liegt, sind die Schnitzel im ausgelaugten Zustand oben
angelangt, woselbst sie durch ein Becherwerk o. dgl. herausgebracht werden. Die
Auslaugeflüssigkeit besteht aus heißem Wasser und der von den Schnitzeln abgepreßten
Flüssigkeit; ihr Zufluß wird durch den Schwimmer geregelt.
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Der angereicherte Saft vermischt sich im Füllrohr mit dem Maischsaft;
dessen Menge wird dadurch vermehrt, und der Saft steigt in dem Standrohr in die
Höhe und wird durch das Ventil in solchen Mengen abgezogen, daß der Unterschied
in der Standhöhe der Auslaugeflüssigkeit im Auslaugegefäß und der im Steigrohr so
hoch gehalten wird, daß der Saftstrom genügend groß ist. Im übrigen beschränkt sich
die Überwachung der Anlage darauf, stündlich die gewünschte Menge Rübenschnitzel
zu verarbeiten, d. h. von der Schneidmaschine möglichst gleichmäßig in das Füllrohr
zu fördern und die Dichte des Saftabzuges auf der gewünschten Höhe zu halten.