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Verfahren und Vorrichtung zum Aufschließen stärkehaltiger Rohstoffe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufschließen
stärkehaltiger Rohstoffe mittels Frischdampfes, bei welchem es sich im Gegensatz
zu den bis heute üblichen Verfahren, z. B. in den Brühautoklaven und in den Hentzeapparaten,
um einen kontinuierlichen Vorgang handelt, wodurch eine erhebliche Vereinfachung
und Beschleunigung der Aufschließungsvorgänge erfolgt.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das zu bearbeitende zerkleinerte,
mit Wasser angerührte, stärkehaltige Gut nacheinander durch eine Anzahl von Vorrichtungen
in Kolonnenschaltung geleitet wird, in deren jeder es auf einer größeren Fläche
der Einwirkung von Frischdampf ausgesetzt wird, derart, daß bei inniger Mischung
des Gutes mit dem Dampf das Gut durch den Dampfdruck kontinuierlich in dünner Schicht
über die Fläche zu einem Mischraum zum Ausströmen gebracht wird. Ferner kommt es
auf die besondere Ausbildung der dies Verfahren ermöglichenden Vorrichtung an, deren
Verteilungsfläche z. B. als Kegelfläche ausgebildet ist, welcher das Gut und der
Dampf in besonderer Weise zuströmen und wobei die Zufuhröffnungen beider sich ringförmig
umgeben, außerdem noch auf die Anschlüsse der Dampfleitungen für die einzelnen Kolonnen,
aus denen die Gesamtvorrichtung besteht.
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Gegenüber den bisherigen nicht kontinuierlichen Verfahren ergeben
sich folgende hauptsächliche Unterschiede Das Verkochen des stärkehaltigen Gutes
in den Autoklaven und Hentzeapparaten ergibt eine Ungleichmäßigkeit des Endproduktes:
Der eine Teil kommt nicht gar gekocht, der andere viel zu stark verkocht bis zur
Bildung des Karamels aus. Hierdurch entstehen bedeutende Verluste der wertvollsten
Bestandteile des Gutes, der Kohlehydrate, und eine Verschlechterung der Endprodukte.
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Bei dem Erfindungsgegenstand geht aber der Zerkochungsvorgang unter
ganz anderen Bedingungen vor sich. Der Zeitgewinn beim Zerkochungsvorgang.geht ins
Hundertfache.
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Ist z. B. die Dauer des Vorganges bei den früheren Verfahren z bis
2 Stunden, so dauert er nunmehr einige Sekunden. Die Bauweise der für das neue Verfahren
erforderlichen Vorrichtungen ist außerordentlich gedrängt. Eine solche Vorrichtung
ersetzt bezüglich ihrer Leistung ganze mit den alten Apparaten ausgerüstete Fabrikgebäude.
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Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die aus diesen neuen Apparaten
erhaltene Maische sich durch vollständige Gleichmäßigkeit und vollständige Abwesenheit
irgendwelcher Spuren von Karamel auszeichnet. Diese Eigenschaft begünstigt sehr
beträchtlich den nachfolgenden Verzuckerungsprozeß, bei welchem das Verhältnis
bedeutend größer erhalten wird als bei den in Autoklaven gekochten Maischen, und
in der Schlempe zeigen sich bedeutend weniger nicht vergärbare Stoffe als bei den
. alten Verkochungsverfahren. Unter M ist hierbei der Mengeninhalt der Maße an Maltose
und unter D der Mengeninhalt an Dextrin zu verstehen.
Die Verzuckerung
geht also besonders wirksam vor sich.
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Die Färbung der in dem neuen Apparat hergestellten Maische ist vollständig
hell infolge Abwesenheit von karamelisierter Stoffe. -Das Fehlen abgebauter Eiweißstoffe
lind--. Kohlehydrate begünstigt den Geschmack, ya.'` besonders dann von großem Wert
ist, wenn däi;. Produkt für Genußzwecke bestimmt ist. Es wird sehr viel Dampf gespart.
Die Explosionsgefahr der bis jetzt üblichen Apparate wird vollständig vermieden.
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Die mit der Vorrichtung und nach dem Verfahren erhaltenen aufgeschlossenen
Stärkeprodukte sind infolge ihrer Beschaffenheit vorzüglich zur Weiterverarbeitung,
z. B. in der Spiritusindustrie usw., geeignet.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
in seinen wesentlichen Teilen und einigen Ausführungsformen dargestellt, und zwar
zeigen: Abb. i einen Schnitt durch den Einzelapparat, Abb. 2 eine aus fünf solchen
Einzelteilen zusammengesetzte Säule, Abb. 3 eine Anlage, bestehend aus zwei hintereinandergeschalteten
Säulen aus vier und drei Einzelteilen mit Pumpen zur Förderung des zu bearbeitenden
Gutes durch sämtliche Einzelteile der Einrichtung, Abb. q. eine andere Ausführungsform
der Einzelsektion des Apparates für größere Leistungen und Abb. 5, 6 und 7 die Ansicht,
den senkrechten Schnitt und den Querschnitt einer Säule für größere Leistungen mit
Einzelteilen entsprechend -der Abb. 4.
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Der in der Abb. i dargestellte Einzelteil oder Einzelapparat bildet
eine an und für sich unabhängige Kammer, welche in drei Abteilungen unterteilt ist.
Den oberen Teil derselben bildet ein Trichter i, dem das zu verkochende Gut kontinuierlich,
z. B. mittels einer Pumpe, zugeführt wird. Die diesen Trichter umgebende Abteilung
:2 ist eine Dampfkammer, welcher ebenfalls kontinuierlich durch den Stutzen 3 frischer
Dampf zugeführt wird. Für den Austritt des Dampfes ist ein Ringspalt 4 rund um das
Auslaßrohr 5 des Trichters vorgesehen. Das Auslaßrohr 5, ebenso wie der Dampfaustrittsringspalt
4, sind durch ein abgefedertes Kegelventil 6 von der unteren Mischkammer 7 abgeschlossen.
Dieses Ventil ist an einer senkrechten Spindel 8 verschiebbar gelagert und kann
durch den Druck des unter dem Pumpendruck stehenden zu bearbeitenden Gutes gegen
die Wirkung der Feder g um etwa 5 bis io mm nach unten verschoben werden. Das Gut
drückt das Ventil 6 nach unten und gelangt, an seiner Kegelfläche entlang gleitend,
in die Mischkammer 7. Gleichzeitig wird aber der Ringkanal 4 für den Dampf geöffnet,
und das Gut wird der Wirkung des mit großer Geschwindigkeit austretenden Dampfes
-ausgesetzt, wobei beide Stoffe gezwungen werden, zusammen nach der sich erweiternden
Kegelfläche zu strömen.
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:Die Spindel 8 ist im Mittelpunkte eines mit Üfnungen io versehenen
Bodens ii der Mischk4mmer 7 angeordnet. Durch diese Öffnungen .'gelangt das Gut
aus der Mischkammer 7 des oberen ersten Einzelteils in den Fülltrichter des benachbarten
unteren zweiten Einzelteils, und so wiederholt sich der Vorgang im ersten Einzelteil
einer Säule bis zum letzten.
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Abb. 2 zeigt eine aus fünf solchen Einzelteilen bestehende Säule.
Das Gut wird durch die Füllöffnung x2 -mittels einer an sich bekannten Fördervorrichtung,
z. B. eines Pumpwerks, eingeführt, gelangt in den Trichter i des ersten Einzelteils,
aus diesem kommt es in den zweiten Einzelteil usw. bis zum fünften, aus welchem
es durch die Auslaßöffnung 13 entleert wird.
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Der Dampf wird in jeden Einzelteil getrennt durch ihren Dampfstutzen
3 eingeführt.
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Abb.3 zeigt schematisch eine Kombination zweier solcher Säulen, bestehend
je aus vier und drei Einzelteilen I, 1I, III ... VII.
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Vor dem ersten Einzelteil ist eine Förderpumpe angeordnet, welche
das auf einer Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinerte und mit Wasser angerührte Gut,
z. B. Mehl von Körnerfrüchten, in die erste Säule durch die Füllöffnung 12 einführt.
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Der Frischdampf wird den einzelnen Einzelteilen der beiden Säulen
aus der Hauptleitung durch mit Ventilen 15 versehene Abzweigungen zugeführt. Das
Gemisch wird aus einem Einzelteil in den anderen durch die Förderpumpe 14 weitergeleitet.
Nach dem Durchlaufen der ersten Säule gelangt das halb bearbeitete Gut in die zweite
Förderpumpe 16, welche den für die Weiterförderung des Gemisches durch die zweite
Säule erforderlichen Druck erzeugt. Durch die Leitung 13 wird die fertige Maische
aus der zweiten Säule abgeführt.
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Zur Bearbeitung üblicher stärkehaltiger Produkte genügen etwa fünf
bis sieben solcher Einzelteile. Sind zehn solcher hintereinandergeschaltet, so lassen
sich die widerstandsfähigsten Rohstoffe der Spiritusindustrie bearbeiten, ohne Rückstände
zu hinterlassen.
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Für größere Leistungen von etwa mehreren ioo Tonnen in 24 Stunden
ist besonders die an den Abb. 4 bis 7 gezeigte Ausführungsform der Einrichtung geeignet.
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Hierbei besteht der Einzelteil aus einem Füllraum 17, aus dem das
zu bearbeitende, durch den Druck der Pumpe beförderte Gemisch in die Ringdüse 18
gelangt, welche eine Dampfdüse i9 umgibt. Die Ringdüse 18 für das zu bearbeitende
Gemisch ist ihrerseits von einem Ringspalt 2o umgeben, durch welchen der Frischdampf
ebenso wie durch die Düse i9 aus dem
Dampfraum 21 zugeführt wird.
Beide Dampfdüsen =g und 2o und die Zuführungsdüse 18 für das zu bearbeitende Gut
sind durch das von unten durch die Feder angedrückte, an einer Spindel 24 gelagerte
Kegelventil abgeschlossen-.
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Der Druck des durch die Pumpe beförderten Gutes schafft am Kegelventil
einen Durchgang für dasselbe und auch für den Dampf, welcher somit auf die an der
Kegelfläche ausgebreitete Schicht des Gemisches doppelt einwirkt, wodurch ein sehr
heftiges Umrühren und Vermischen des stärkehaltigen Gutes mit dem frischen Dampf
und somit ein sehr schnelles Durchkochen erfolgt.
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Aus der Mischkammer 25 gelangt nun die Maische durch die Öffnungen
26 des Bodens 27 in den zweiten unterhalb der ersten angeordneten Einzelteil der
Säule usw. bis zum Austritt aus derselben.
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Die in der Abb. 5, 6, 7 dargestellte Anordnung veranschaulicht eine
aus fünf Einzelteilen bestehende Säule, bei welcher jeder aus fünf zu einer Abteilung
vereinigten Einzelventilen besteht.
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Das in üblicher Weise vorbereitete, mit Wasser angerührte, stärkehaltige
Gut wird durch die Füllöffnung 28 des oberen Deckels der Säule in den Fülltrichter
17 der ersten kombinierten Sektion I unter Druck eingeführt. Von dort gelangt das
Gut durch die Ringdüsen 18 zusammen mit dem in die Dampfkammer 21 eintretenden Frischdampf
auf die fünf Kegelventile 23 und von diesen in die Mischkammer 25. Aus dieser tritt
das Gemisch durch die Öffnungen des Bodens 27 in den Füllraum 17 der folgenden Sektion
1I und so weiter bis zur Austrittsöffnung 30.
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Die ganze Säule wird mittels der Ansätze 31 an Wandstützen gelagert.
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Eine Einrichtung nach Abb. 5, 6, 7 hat eine Leistung von etwa 40o
Tonnen in 24 Stunden.