DE669784C

DE669784C - Process and device for the saturation of sugar juices and sugar solutions with carbonic acid

Info

Publication number: DE669784C
Application number: DEH147567D
Authority: DE
Original assignee: EMILE JOSEPH HUGEL
Current assignee: EMILE JOSEPH HUGEL
Priority date: 1935-05-15
Filing date: 1936-05-13
Publication date: 1939-01-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Saturation von Zuckersäften und Zuckerlösungen mit Kohlensäure Die Erfindung betrifft die Saturation von Zuckersäften und Zuckerlösitulgen mit Kohlensäure. Bei den Zuckersäften erfolgt im Gegensatz zu der bisherigen Annahme eine maximale nds,orptnon der aus den Rohsäften zu @entfernenden Stoffe nicht durch Adsorption bei der Bildung der Kristalle von Calciumcarbonat, sondern vor deren Bildung.Method and device for the saturation of sugar juices and sugar solutions carbonated The invention relates to the saturation of sugar juices and sugar solubles carbonated. In the case of sugar juices, this is contrary to the previous assumption a maximum nds, orptnon of the substances to be @removed from the raw juices not through Adsorption in the formation of crystals of calcium carbonate, but before them Education.

Denn wenn man die diesbezügliche Tabelle aus dem Werk von Wo. Ostwald »Über die Eigenschaften disperser Systeme« betrachtet, so muß man feststellen, daß zwischen der groben Suspension des Kalks in den Säften. und der Bildung der Calciumcarbonatkristalle sich diejenige Zone befindet,. bei der die kolloiden Eigenschaften der Säfte am stärksten ausgeprägt sind. Dies läßt sich übrigens auch praktisch mit bloßem Auge wahrnehmen.Because if you look at the relevant table from the work of Wo. Ostwald If we look at "the properties of disperse systems", we must state that between the coarse suspension of lime in the juices. and the formation of calcium carbonate crystals the zone is located. in which the colloidal properties of the juices am are most pronounced. Incidentally, this can also be done practically with the naked eye perceive.

Wenn man nämlich in einen gekalkten Saft beispielsweise Kohlensäure einleitet, so stellt man nacheinigen Augenblicken fest, daß die Lösung eine ganz besondere physikalische Form annimmt. Sie wird sehr viscos und läßt sich nicht mehr wie vor dem Einleiten von Gas dekantieren. Dies ist gerade der Zeitpunkt, zu dem der kollioide Zustand des Saftes am deutlichsten wird und wo auch die maximale Adsorption der Verunreinigungen erfolgt. fach den Theorien der physikalischen Chemie hängt bekanntlich die Feinheit der Mizellen einer Lösung unmittelbar von der Verdünnung der kolloid zu zerteilenden Stoffe ab, wobei diese Feinheit bzw. der Dispersitätsgrad um so größer ist, je verdünnter der flockende Elektrolyt ist.For example, if you add carbonic acid to a lime juice initiates, after a few moments you realize that the solution is a complete takes on a special physical form. It becomes very viscous and can no longer be seen Decant as before introducing gas. This is the moment when the collioid state of the juice becomes most evident and where also the maximum adsorption the impurities takes place. subject depends on the theories of physical chemistry It is well known that the fineness of the micelles in a solution is determined directly by dilution the colloid substances to be divided off, this fineness or the degree of dispersion the more dilute the flocculating electrolyte, the greater it is.

Da nun das Ads-orptionsvermögen eines Küllloids von seiner spezifischen Oberfläche abhängt, ist es von erheblicher Bedeutung, daß. diese erste Reaktion unter ganz bestimmten Bedingungen erfolgt.Since the adsorbent capacity of a Küllloid depends on its specific Depending on the surface, it is of considerable importance that. this first reaction takes place under very specific conditions.

Die bisher übliche kontinuierliche Saturati,on genügt aber dieser Voraussetzung nicht, da man in diesem Falle durch das kontinuierliche Arbeiten eine Mischung von zu stark und von unzureichend mit Kohlensäure gesättigten Säften erhält. Außerdem weist das eingeleitete Gas für alle Säfte dieselbe gleichmäßige Konzentration auf. Bei den bekannten Verfahren kann dieser Saturationsprozeß nicht geregelt werden; man muß daher einen Gasüberschuß anwenden, wobei der größte Teil des Gases verlorengeht.However, the continuous saturation that has been customary up to now is sufficient for this This is not a prerequisite, as in this case one can achieve a Mixture of too strongly and insufficiently carbonated juices. In addition, the gas introduced has the same uniform concentration for all juices on. In the known methods, this saturation process cannot be regulated; an excess of gas must therefore be used, with most of the gas being lost.

Man hat bereits vorgeschlagen, bei der stetigen Saturation die Flüssigkeit an mehreren Stellen mit dem Kohlensäuregas in Berührung zu bringen. Hierbei wurde gewöhnlich das Gas unter Druck in das Saturationsrohr eingeführt, so daß durch teilweise übersaturierung Rückauflösungsvorgänge unvermeidlich waren.It has already been suggested that liquid should be used for continuous saturation to bring into contact with the carbon dioxide gas in several places. Here was usually the gas under pressure into the saturation tube introduced, so that redissolution processes were inevitable due to partial oversaturation.

Gemäß der Erfindung werden nun diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Zuckerlösung in freiem Fall durch .ein. Rohrsystem fließt, .an mehreren in Abstand hintereinanderfolgenden Stellen durch geeignete Gestaltung des Fallrohres das Gas strahlpumpenartig ansaugt und sich mit diesem in Erweiterungen des Fallrohres vermischt.According to the invention, these disadvantages are now avoided by that the sugar solution in free fall through .ein. Pipe system flows, .at several at a distance from one another by means of a suitable design of the downpipe the gas is sucked in like a jet pump and with this in extensions of the downpipe mixed.

Die Arbeitsweise wird überdies selbsttätig geregelt, und zwar einerseits durch eine Vorrichtung, welche die Sedimentationsgeschwindigkeit anzeigt und auf dein Gaszutritt entsprechend dem physikalischen Zustand der aus der Einrichtung austretenden Flüssigkeit einwirkt, sowie andererseits durch ein Potentlometer, das auf den Luftzulaß in der Weise einwirkt, daß an der Spitze der Anlage eüi mehr oder weniger- verdünntes Luft-Gas-Getnisch eingelassen %i-ird. Die Regelung des Verdünnungsgrades des Gases durch Bestimmung der Leitfähigkeit der Lösung ist bereits bekannt.The way of working is also regulated automatically, on the one hand by a device that displays the sedimentation rate and on your gas admission according to the physical condition of the facility exiting liquid acts, and on the other hand by a potentlometer that acts on the air inlet in such a way that eüi more or less-diluted air-gas table let in% i-ird. The regulation of the degree of dilution of the gas by determining the conductivity of the solution is already known.

Die zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendete Vorrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einer Leitung für den zu saturierenden Saft, aus Trommeln für die Zuleitung des Gases, die mit einzelnen Teilen der Leitung so verbunden sind, daß Strahlpumpen gebildet werden, an die sich jeweils erweiterte Teile der Leitung anschließen.The apparatus used to carry out the method according to the invention expediently consists of a line for the juice to be saturated, from drums for the supply of the gas, which are connected to individual parts of the line, that jet pumps are formed, each of which is extended parts of the line connect.

In dieser Vorrichtung wird der Einfluß des Gases nacheinander im passend abgestufter Weise wirksam. Durch die besondere Art des Umlaufes von Flüssigkeit und Gas wird erreicht, daß diese beiden Bestandteile wiederholt auf ausgedehnten Flächen miteinander in Berührung gebracht werden. Die Umlaufgeschwindigkeit läßt sich bequem regeln.In this device, the influence of the gas is successively in the appropriate effective in a graduated manner. Due to the special type of fluid circulation and gas is achieved that these two components are repeated on extended Surfaces are brought into contact with one another. The speed of rotation leaves regulate yourself comfortably.

Am unteren Teil der Anlage ruft eine besondere Einrichtung ein Durchwirbeln der Flüssigkeit hervor, wodurch die nicht absorbierten, mitgerissenen Gase frei gemacht werden.At the lower part of the system, a special device calls for a whirlwind of the liquid, releasing the unabsorbed, entrained gases be made.

Zur Erläuterung der Erfindung ist auf der beiliegenden schematischen Zeichnung beispielshalber eine Ausführungsform dieser Anlage dargestellt.To explain the invention is on the attached schematic Drawing shown by way of example an embodiment of this system.

Die dargestellte Anlage enthält eine Reihe von Trommeln a, die kolonnenartig durch Leitungen b mit kegelstumpfartigem Unterteil vereinigt sind. In jeder Trommel ist ein konischer Teil c angeordnet, der sich in eine Rohrleitungd fortsetzt, die ein wenig enger als die Leitung b ist, so daß zwischen diesen beiden Leitungen b, d ein enger, ringförmiger Zwischenraume frei gelassen wird.The system shown contains a number of drums a, the column-like are united by lines b with a frustoconical lower part. In every drum a conical part c is arranged which continues into a pipeline d which is a little narrower than line b, so that between these two lines b, d a narrow, ring-shaped space is left free.

Die obere Trommel ist fest mit einem Gefä13 fzur Aufnahme der Flüssigkeit, beispielsweise der Zuckersäfte, verbunden, die durch einen Rohrstutzen g zutreten. Dieses Gefäß ist mit einer Vorrichtunggl zum Ablassen der Luft versehen.The upper drum is fixed with a vessel for holding the liquid, for example the sugar juices, which enter through a pipe socket g. This vessel is provided with a device for venting the air.

Die unterste Tr ommel a ist durch eilen, konischen Teil ltl mit einem größeren geschlossenen Trog lt verbunden. Die Leitung b dieser untersten Trommel setzt sich bis über einen waagerechten Tisch i fort, der in seiner Mitte eine schalenförmige Vertiefung i und seitlich eine Reihe von Durchlässen k für den Abfluß der Flüssigkeit enthält. Am oberen Teil dieses Behälters it ist eine Kuppelfläche l angeordnet, während dieses Gefäß unten mit eitlem Behälter in verbunden. ist, der einen Überlauf bildet und den Flüssigkeitsstand in dem Gefäß lt bestimmt. Die Flüssigkeit tritt darauf durch eine Leitung it aus.The lowermost Tr Ommel a is connected through lt rush ltl conical part with a larger closed trough. The line b of this lowermost drum continues over a horizontal table i, which contains a bowl-shaped depression i in its center and a series of passages k for the drainage of the liquid on the side. A dome surface l is arranged on the upper part of this container, while this vessel is connected to the void container at the bottom. which forms an overflow and determines the liquid level in the vessel lt. The liquid then emerges through a pipe it.

In jede Trommel münden Rohre o, die mit einer Gaszufuhrleitung p verbunden sind. Auf dieser Leitung befindet sich ein Hahn g, der den Luftzutritt gestattet. Dieser Hahn q wird durch einen Elektromagneten gesteuert, dessen Wicklung bei g1 angedeutet ist und von einem Potentiometerr bekannter Bauart mit Strom gespeist wird, welches entsprechend der pH (Exponent der Wasserstoffionenkonzentration mit negativem Vorzeichen) der in dem Gefäß m strömenden Flüssigkeit wirksam wird. Das dem Apparat zugeführte Gas wird also mehr oder weniger mit Luft verdünnt sein.Pipes o, which are connected to a gas supply line p, open into each drum are. On this line there is a cock g that allows air to enter. This cock q is controlled by an electromagnet, the winding of which at g1 is indicated and fed by a potentiometer of known design with current which corresponds to the pH (exponent of the hydrogen ion concentration with negative sign) of the liquid flowing in the vessel m becomes effective. That The gas supplied to the apparatus will therefore be more or less diluted with air.

Der Hahn g ist durch ein Rohrs' mit einem Behälters verbunden, der seinerseits das Gas durch eine Leitung t aufnimmt.The tap g is connected by a pipe to a container which in turn takes up the gas through a line t.

Das Gas wird auch am Boden des Gefäßes h' mittels eines Regulierventils .u zugeführt, das ebenfalls durch Elektromagnete u', u2 gesteuert wird, die mit einem Flockungstnesser v verbunden sind, welcher unter Ausnutzung der elektrischen Leitfähigkeit entsprechend der Sedimentationsgeschwindigkeit wirksam wird und auf die Elektromagnet.- ui, .tt" einwirkt. Dieser Flockungsmesser kann auch durch ein Ablesungsgerät bekannter Bauart ersetzt werden, wobei dann das Ventil mit der Handoder durch ein geeignetes elektrisches Relais gesteuert wird.The gas is also supplied to the bottom of the vessel h ' by means of a regulating valve .u , which is also controlled by electromagnets u', u2 , which are connected to a flocculation meter v, which, using the electrical conductivity, becomes effective according to the sedimentation speed and to which Elektromagnet.- ui, .tt "acts. This flocculation meter can also be replaced by a reading device of known type, in which case the valve is controlled by hand or by a suitable electrical relay.

Auf dem Deckel. des Troges h befindet sich ein Luftablaßhahn lt=.On the lid. of the trough h there is an air release valve lt =.

Diese Anlage arbeitet in folgender Weise Die zu behandelnde Lösung, beispielsweise mit Kalk versetzte Zuckersäfte, tritt bei g zu und fließt über den Behälter/ in alle Trommeln a. Am unteren Ende jeder Leitung d entsteht eine Strahlpumpenwirkung, d. h. das in den Räumen x befindliche Gas wird durch Ansaugen mitgerissen. Beim Austritt aus den Leitungen d tritt die Lösung in einen breiteren Raum über, so daß eine Wirbelbewegung auftritt, durch welche Gas und Flüssigkeit in sehr innige Berührung miteinander gebracht werden. Außerdem -wird das Gas selbsttätig angesaugt, so daß es nicht erforderlich ist, es unter Druck in die verschiedenen Trommeln zu fördern.This system works in the following way The solution to be treated, for example, sugar juices mixed with lime, enters at g and flows over the Container / in all drums a. At the lower end of each line d there is a jet pump effect, d. H. the gas in the spaces x is carried away by suction. At the Exiting the lines d, the solution enters a wider space, so that a vortex occurs through which gas and liquid move in very are brought into intimate contact with each other. In addition, the gas becomes automatic sucked in so that it is not necessary to pressurize it into the various Promote drums.

Auf diese Weise treten aufeinanderfolgende Einwirkungen von Gas auf die Lösung ein. Die Wirkung ist dabei nicht plötzlich wie bei den bekannten Verfahren, sondern erfolgt in fortschreitender Weise.In this way, sequential effects of gas occur the solution. The effect is not sudden as with the known methods, but takes place in a progressive manner.

Entsprechend dem Zustand der von dem Potentiometer r gemessenen Lösung wird der Hahn. q mehr oder weniger geöffnet, und das der Anlage zugeführte Gas wird mehr oder weniger mit Luft verdünnt.According to the state of the solution measured by the potentiometer r becomes the rooster. q more or less open, and the gas supplied to the system is more or less diluted with air.

Die in die Schalei fallende Lösung wird nach allen Seiten verspritzt und gibt dabei den mitgerissenen Gasüberschuß ab.The solution that falls into the tray is sprayed on all sides and releases the entrained excess gas.

Entsprechend dem Zustand der Lösung am Austritt aus der Anlage wird eine veränderliche Gasmenge am Boden des Behälters k durch den vom Flockungsmesser v gesteuerten Hahn tc eingef ührt.According to the state of the solution at the outlet from the system a variable amount of gas at the bottom of the container k by the flocculation meter v controlled cock tc introduced.

Die bei nt austretende Lösung wird zur Filtration oder Abscheidung des Niederschlages geleitet.The solution emerging at nt is used for filtration or separation of the precipitation.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung lassen sich folgendermaßen. zusammenfassen: Während bei den älteren. Verfahren der größere Teil des Gases, verlorengeht, werden beim Arbeiten gemäß der Erfindung 9o% des Gases absorbiert. Es folgt daraus, daß zur Saturation, der gekalkten Säfte die Kohlensäure der Dampfkessel oder anderer Generatoren nach entsprechender Waschung und Reinigung benutzt w erden kann. Die Kalköfen sind nicht mehr notwendig. Außerdem braucht das Gas nur unter schwachem Druck zu stehen, da es durch die Strahlpiunpen angesaugt wird.The main advantages of the invention can be summarized as follows. to summarize: While with the older. Process the greater part of the gas is lost, when working according to the invention, 90% of the gas is absorbed. It follows from this that for saturation, the limed juices, the carbonic acid of the steam boiler or other Generators can be used after appropriate washing and cleaning. the Lime kilns are no longer necessary. In addition, the gas only needs under weak To stand under pressure as it is sucked in by the jet pods.

Durch die Aufeinanderfolge von etagenförmig angeordneten Behältel-n erzielt man eine scharfe Begrenzung der verschiedenere Zonen der Gelbildung und der Bildung der Calciumcarbonatkristalle, wodurch die Wiederauflösung durch teilweise übersättigung mit Kohlensäure auf ein Minimum herabgesetzt wird.Due to the succession of tiers arranged container-n a sharp delimitation of the various zones of gel formation and the formation of calcium carbonate crystals, causing the re-dissolution by partial Carbon dioxide oversaturation is reduced to a minimum.

Die erfindungsgemäße Anlage arbeitet stetig und selbsttätig; ihr Betrieb ist ,anpassungsfähig, da man nur auf kleine Flüssigkeitsmengen auf ,einmal einwirkt, so daß die Ein: richturigen. zur selbsttätigen Regulierung sofort wirksam werden können und es erlauben, in jedem Augenblick die Einstellungen zu verändern. Dies läßt sich nicht erreichen, wenn man, wie bei den alten Verfahren, in einem einzigen Arbeitsgang auf große Lösungsmengen ,einwirkt.The system according to the invention works continuously and automatically; their operation is adaptable, as one only acts on small amounts of liquid once, so that the one: correct. take effect immediately for automatic regulation can and allow you to change the settings at any moment. this cannot be achieved if, as was the case with the old methods, one single Operation on large amounts of solution, acts.

Schließlich ist auch der Raumbedarf der Anlage gering. Sie braucht während einer Kampagne nicht gereinigt zu werden. Außerdem ist der Herstellungspreis der Anlage sehr niedrig, da diese durch Kombination einer Reihe völlig gleichartiger Teile zusammengesetzt -wird.Finally, the space requirement of the system is also small. she needs Not being cleaned during a campaign. Besides, the manufacturing price is the system is very low, as these are completely identical by combining a series Parts are put together.

Die beschriebenen und dargestellten Anordnungen sind nur beispielshalber angegeben worden und lassen sich in allen Einzelheiten im Rahmen der Erfindung vielfach abwandeln.The arrangements described and shown are only exemplary have been specified and can be found in many details in the context of the invention modify.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch zur Behandlung anderer Lösungen, z. B. Abwässern, chemischen Lösungen beliebiger Art, mit- Gasen, zwecks Reinigung oder zwecks Herstellung bestimmter Stoffe verwendet werden.The method and the device according to the invention can also to treat other solutions, e.g. B. sewage, chemical solutions of any Kind, with gases, used for the purpose of cleaning or for the production of certain substances will.

Claims

PATI: NTAV SI'RÜCII 1i: I. Process for the saturation of sugar juices and sugar solutions with carbonic acid, in which the introduction of the gas takes place at several points, characterized in that the solution flows in free fall through a pipe system and at several üi distance in one another, at the following points by suitable design of the downpipe the gas is sucked in like a jet pump and mixed with these in extensions of the downpipe. z. Apparatus for carrying out the method according to claim r, characterized by a line (b, c, d) for the juice to be saturated, through a drum (a) for the supply of the gas, which is so connected to the parts (b, d) of the line are, d.ass jet pumps are formed, each of which is connected to extended parts (c) of the line. Apparatus according to claim z, characterized in that an additional line for introducing carbon dioxide is provided at the end of the apparatus, the amount of gas introduced being regulated according to the degree of flocculation of the solution. 4. The device according to claim a, characterized in that an organ @ (j) is provided on the lower part of the device, which causes the release of the entrained excess gas.