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Verfahren und Vorrichtung zum- Zerkleinern und Extrahieren von Stoffen,
insbesondere ölsaaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zerkleinern und Extrahieren von Stoffen, insbesondere Ölsaaten.
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Es ist bekannt, daß bei der Extraktion von Ol.saaten die Zerkleinerung
eine wesentliche Rolle spielt. Bisher wurde die Zerkleinerung z. B. von Kopra, Palmkernen,
Sojabohnen und Erdnüssen in der Weise durchgeführt, daß diese Stoffe auf Walzenmühlen
zu kleinen Stückchen vorgebrochen, dann in Wärmpfannen angewärmt und schließlich
auf Quetschwalzen fein ausgewalzt werden, worauf sie in die Extraktionsanlage gegeben
werden.
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Da die Olsaaten infolge ihrer verschiedenartigen Beschaffenheit auf
verschiedene Art vorzerkleinert werden müssen, so benötigt bisher eine Ölfabrik,
die verschiedene Saaten verarbeiten will, umfangreiche und teure Zer-.. kleinerungsanlagen.
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Es ist bekannt, daß Walzenstühle, wie sie bisher fast ausschließlich
als Zerkleinerungsvorrichtungen für Ölfabriken in Frage kommen, im Verhältnis zum
Kraftaufwand kleine Leistungen haben. So braucht man z. B. zur Zerkleinerung von
i t Palmkerne j e Stunde einen Vierwalzenstuhl zum Vorbrechen und zwei OOuetsch«-alzenstühle
zum Auswalzen. Weiter sind dazu mehrfach übereinander angeordnete Wärmpfannen erforderlich,
um die Auswalzung auf den Quetschwalzenstühlen vorzubereiten.
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Es war daher die Aufgabe zu lösen, eine Zerkleinerungsvorrichtung
zu schaffen, mit der in einem einzigen Arbeitsgang jede beliebige Ölsaat in der
gewünschten Weise zerkleinert und bei der durch einfache Handhabung der Grad der
Zerkleinerung reguliert werden kann.
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Im nachfolgenden ist eine derartige Vorrichtung beschrieben. Diese
Vorrichtung ermöglicht nicht nur die Zerkleinerung in einem einzigen Arbeitsgang,
sondern sie gestattet auch, den Beginn der Auslaugung durch Lösungsmittel bereits
mit dem Zerkleinerungsvorgang zu verbinden, so daß nicht nur das. Extraktionsverfahren
abgekürzt und die Eabi-ikationskosten herabgedrückt, sondern auch die Kosten der
Extraktionsanlage erlieblich verringert und eine schnellere und gründlichere Auslaugung
durchgeführt werden können. Diese Zerkleinerungsvorrichtung ist also zugleich ein
Bestandteil der eigentlichen Extraktionsanlage.
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Es ist ferner bekannt, daß bei den bisher angewendeten Extraktionsverfahren
die Abfiltration der Miscella von den Rückständen Schwierigkeiten macht, da in allen
Fällen, in denen während des Extraktionsvorganges zum Abtrennen der Miscella von
den Rückständen
Siebe benutzt werden, erhebliche Mengen feines Extraktionsgut
mit der Miscella durch die Siebe mit hindurchgehen.
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Ferner treten auch beim Abpressen des ausgelaugten- Extraktionsgutes
z. B. durch Schneckenpressen oder bei Verwendung durchlochter Walzen erhebliche
Mengen Extrak= tionsgut in die abgepreßte Miscella über, die sich dann nur schwer
filtrieren läßt.
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Auch sind die bei der Filtration der 2Iiscella zurückbleibenden Filterkuchen
noch stark ölhaltig und müssen daher dem Extraktionsverfahren wieder zugeführt werden.
Die Aufwendungen für die Durchführung des Filtrationsverfahrens stellen somit einen
erheblichen Teil der gesamten Apparat- und Extraktionskosten dar.
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Es ist bekannt, daß nur die Filtration durch ein Filtertuch oder durch
eine angeschwemmte Filtermasse, die das Filtertuch ersetzt, eine klare Miscella
ergibt. Versuche haben ergeben, daß ein feines Gewebe, z. B. ein Tuchgewebe mit
2000 Maschen/qcm, ein wesentlich klareres Filtrationsgut liefert als ein Köper-Bronze-Gewebe
mit i o ooo Maschen/ qcm, was sich daraus erklärt, daß die zur Herstellung des Bronzegewebes
benutzten Drahtfäden glatte Oberflächen haben, während die der Tuchfäden eine starke
Verfaserung aufweist, die auch die feinen Trühstoffe zurückhält, so daß also durch
ein Tuch trotz der viel größeren Maschenweite eine bessere Filtration erzielt wird.
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Es wurde nun gefunden, daß, aufbauend auf dieser Erkenntnis, auch
der Extraktions-und Filtrationsv organg wesentlich verbessert werden können, wenn
die Extraktion der Ölsaaten, die bereits dadurch eingeleitet worden ist, daß in
die Zerkleinerungsvorrichtung während der Zerkleinerung Lösungsmittel eingeführt
worden ist, auf einem umlaufenden Filterband weiter durchgeführt wird, zu welchem
Zweck das aus der Zerkleinerungsvorrichtung kommende, mit Lösungsmittel vermischte
Extraktionsgut in dünner Schicht auf dem umlaufenden Filtertuch ausgebreitet und
auf seinem weiteren Wege durch die Extraktionsanlage in an sich bekannter Weise
gepreßt und der Preßkuchen wiederholt aufgelockert und weiter mit Lösungsmittel
ausgelaugt wird. Dabei kann auch die auf diese Weise anfallende Miscella zwecks
weiterer Anreicherung nach dem Gegenstromprinzip von neuem zur Auslaugung der Preßkuchen
benutzt werden, derart, daß das frische Lösungsmittel zum Auslaugen des schon mehrfach
ausgepreßten und am weitesten ausgelaugten Preßkuchens benutzt, die hierbei anfallende
Miscella dann dem zuvor gepreßten und noch weniger ausgelaugten Preßkuchen zugeführt
und die schließlich hierbei anfallende Miscella für die Auslaugung -des zuvor gepreßt2n
und ausgelaugten Gutes angewendet oder in die Zerkleinerungsvorrichtung geschickt
wird.
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Die Zerkleinerung und Auslaugung des .Gutes kann auch stufenweise
durchgeführt ,werden, derart, daß zwischen je zwei Preßvorrichtungen eine Zerkleinerungsvorrichtung
eingeschaltet wird.
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Die neue Vorrichtung zum Zerkleinern und Extrahieren ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig. i einen Längsschnitt durch die Zerkleinerungsvorrichtung
und Fig.2 einen Längsschnitt durch die gesamte Extraktionsanlage mit eingebauter
Zerkleinerungsvorrichtung gemäß Fig. i.
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Fig. 3 ist ein Schnitt nach A-B der Fig. 2, Fig. d. ein Schnitt durch
die unteren Quetschwalzen der Extraktionsanlage nach C-D der Fig. 2, Fig. 5 ein
Querschnitt durch die Quetschwalzen nach E-F der Fig. 4 und Fig. 6 eine Ansicht
der Messergegenscheibe.
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Fig.7 bis 9 sind Schnitte durch das Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung
nach G-H, 1-K bzw. L-1.1 der Fig. i, und Fig. io zeigt eine Einzelheit.
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Die neue Zerkleinerungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem
Gehäuse i, in welchem eine Transport- und Druckschnecke -2 angeordnet ist, die in
beliebiger Weise in Umdrehungversetzt werden kann. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
haben die Schneckengänge 3 auf der gesamten Länge der Druckschneckedenselben Durchmesser,
jedoch nimmt der Durchmesser des Schneckenkernes d. etwa von der Stelle 5 an nach
dem Austrittsende der Vorrichtung bin allmählich zu, derart, daß er am Ende den
äußeren Durchmesser der Schneckengänge erreicht und diese somit in den Schneckenkern
auslaufen. Von der Stelle ab, von der sich der Schneckenkern erweitert, erweitert
sich auch das Gehäuse i, so daß der Abstand zwischen dem Kern der Druckschnecke
und der Innenwand 6 des Gehäuses über die ganze Länge der Druckschnecke gleich groß
bleibt. Auf der Innenwandung des Gehäuses sind eine beliebige Anzahl Längsrippen
7 (beispielsweise acht) vorgesehen, so daß zwischen diesen acht nach der Druckschnecke
zu offene flache Längsnuten 8 gebildet werden (Fig.7). Diese Nuten erweitern sich
von der genannten Erweiterung des Gehäuses i ab (Fig. 8) und gehen nach dem Austrittsende
der Zerkleinerungsvorrichtung hin allmählich in kreisförmige Bohrungen über (Fig.
9). Auf diese Bohrungen paßt eine Schlußscheibe 9, die mit derselben Anzahl Bohrungen
io versehen ist und über
das hintere Ende des Kernes der Druckschnecke
greift und für diese ein Lager bildet. Auf dieser Schlußscheibe bewegt sich in einem
Gehäuse i i eine Messerscheibe 12, an der sich die Schneidmesser 13, beispielsweise
sechs Stück, befinden. Die Messerscheibe 13, die auf der Welle 14 befestigt ist
und durch eine einstellbare Federung 15 gegen die als Gegenmesser wirkende Schlußscheibe
g gedrückt wird, wird durch die Riemenscheibe 16 in Umdrehung versetzt. Um zu verhinclern,
daß das zerkleinerte Gut gegen die Stopfbuchse der Welle i.;. geschleudert wird,
ist an der Messerscheibe eine Prellscheibe 17 z,ngebracht. Durch die Düsen i8 und
ig kann der Zerkleinerungsvorrichtung Lösungsmittel zugeführt werden.
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Der Arbeitsvorgang mit dieser Zerkleinerungsvorrichtung ist folgender.
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Das zu zerkleinernde Gut wird durch den Einwurftrichter 2o in die
Zerkleinerungsvorrichtung gegeben, in der es durch die Förderlind Druckschnecke
2 vorwärts bewegt und in die Bohrungen 8 gepreßt wird, derart, daß das ursprünglich
aus einzelnen Teilen bestehende Gut nunmehr eine gepreßte zusammenhängende Masse
bildet, und zwar werden im vorliegenden Falle, da acht Bobrune gen 8 vorgesehen
sind, acht zusammenhängende Stränge erhalten. Handelt es sich um die Verarbeitung
von Ölsaaten, wie Sojabohnen, Erdnüsse, Raps u. dgl., so kann durch die Düse 18
Lösungsmittel in die Zerkleinerungsvorrichtung gegeben werden, so daß auf dein Wege
des Gutes durch die Zerkleinerungsvorrichtung die Auslaugung des Gutes bereits eingeleitet
wird.
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Die genannten Stränge treten unter dein Druck der Förderschnecke 2
aus den entsprechenden Bohrungen io der Abschlußscheibe g aus, wobei sie durch die
Messer 13 der Messerscheibe 12 zerschnitten werden. Der Grad der Zerkleinerung kann
durch Änderung der Umlaufzahl der Messerscheibe geändert werden, so daß mit der
neuen Vorrichtung bei jedem beliebigen Gute jede gewünschte Zerkleinerung vorgenommen
werden kann. Das aus den Bohrungen io austretende zerkleinerte Gut wird durch die
Düse ig mit Lösungsmittel bebraust, so daß das bei der Zerkleinerung aus dein Gute
austretende Öl sofort vorn Lösungsmittel aufgenommen wird. Das so erhaltene Gemisch
aus Lösungsmittel und zerkleinertem Gut gelangt dann durch die Austrittsöffnung
21 in die eigentliche Extraktionsanlage (Fig. .2), in der es zwecks weiterer Auslaugung
des Öles mit Lösungsmittel behandelt und Pressungen unterworfen wird.
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Nach einer Abänderung können die genannten, im hinteren Teil befindlichen
Bohrungen 8 auch finit kleinen Längskanälen 22 (Fig. io) versehen und vor diesen
Siebe 23 angeordnet werden, so daß bei der Pressung des behandelten Gutes durch
die Förderschnecke 2 das austretende Öl bzw. das zugesetzte Lösungsmittel samt aufgenommenem
Öl durch diese Längskanäle nach der Austrittsöffnung 21 abfließen kann und somit
eine stärkere Verdichtung des behandelten Gutes erreicht wird.
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In der Fig. 2 stellt Z_ die oben beschriebene Zerkleinerungsvorrichtung
dar. Das aus- der Zerkleinerungsvorrichtung kommende, mit Lösungsmittel durchtränkte
zerkleinerte Gut gelangt durch den Stutzen 24 auf das Filterband 25, das in einem
gasdicht abgeschlossenen Gehäuse 26 zwischen mehreren Walzenpressen 27, 27a,
27b und um die beheizbare Trommel 28 in Richtung des Pfeiles umläuft. Unterhalb
des Filterbandes 25 befinden sich Auffangschalen 29, 29a, 29b, in die beim
Umlauf des Filtertuches ein großer Teil der A 1 t liscella aus dein beliandel
en Gute abfließt. Durch das Filtertuch wird das Gut zuerst zwischen den beiden Walzen
der Walzenpresse 27 hindurchgeführt. Die obere Walze dieser Walzenpresse ist durch
verschiebbare Druckgewichte 3o belastet (dementsprechend 30a und 30b bei den Walzenpressen
27a und 27b), um den Druck regulieren zu können. Der Druck kann auch durch Feder-
und hydraulischen Druck reguliert werden. Die Walze selbst ist ein Hohlkörper, der
zur Erhöhung des Druckgewichtes mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann. Der Mantel
der'unteren Walze der Walzenpresse 27 (Fig. d., 5), der mit nach innen konisch verlaufenden
Abflußschlitzen 31 versehen ist, läuft über eine feststehende Auffangschale 3-2.
Das Abflußrobr dieser Auffangschale 32 geht durch die Hohlwelle 33 der Walze 27
und ist durch die Stopfbuchse 34. geführt. Sobald das Extraktionsgut auf dem Band
zwischen die Walzenpressen kommt, tritt die durch die Pressung austretende Miscella
durch das Filtertuch 25 und die'Schlitze 31 der unteren Walze in die Auffangschale
32 und fließt in die Sammelschale 35 ab. Nach derri Durchgang durch die Walzenpresse
27 wird das Gut einer zweiten Walzenpresse 27a zugeführt, nachdem es zu--vor auf
diesem «lege durch umlaufende Rechen 36 wiederholt aufgelockert und bei diesem Vorgang
mit frischem Lösungsmittel oder anzureichernder Miscell,a bebraust worden ist. Diese
Auslaugflüssigkeiten werden durch oberhalb der Rechen angeordnete Verteilerrinnen
37 zugeführt, die sich über die ganze Nutzbreite des Filtertuches erstrecken. An
der Stelle, an der die Rechen 36 arbeiten, wird das Filterband 25 durch schräggestellte
Führungswalzen 38 geführt (Fig. 3). Durch
die wiederholte Auflockerung
zwischen zwei Walzenpressen und die wiederholte Bebrausung mit Lösungsmitteln wird
der Auslaugungsprozeß des auf dem Band gleichmäßig verteilten Extraktionsgutes wirkungsvoll
durchgeführt. Bei den Walzenpressen 27a und 27b und auf dem Wege zu den Walzenpressen
wiederholt sich der vorbeschriebene Vorgang.
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Das Filterband wird, sobald es auf dein Rückweg die untere Walze 27b
v erläßt, von der inneren Auflagefläche nach außen durch die Brausevorrichtung 39
mit frischem Lösungsmittel abgespült, damit etwa von oben eingedrungene Schmutzteilchen,
die die Filtration beeinträchtigen könnten, wieder ausgespült werden. Die Trommel
28, die durch die Scheidewand 40 von der übrigen Extraktionsvorrichtung abgetrennt
ist, wird durch Dampf beheizt. Sobald das mit Lösungsmittel, beispielsweise Benzin,
vollgesaugte Tuch auf die beheizte Trommel 28 kommt, wird das Benzin verdampft und
gleichzeitig mit diesem durch Azeotropie auch die vom Tuch aufgenommene Feuchtigkeit.
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Das Lösungsmittel wird im Gegenstrom zur Bewegung des Gutes geführt.
Zwischen der Walze 27d und 27b wird frisches Lösungsmittel durch die Leitung 41
zugeführt. Die Auffangkammer für das Lösungsmittel ist durch die Scheidewände 42
in drei Kammern 35, 35" und 35b unterteilt. Aus der Auffangkammer 35b, die
unterhalb und zwischen dem Walzenpaar 27a und 27b liegt, wird das Lösungsmittel
durch die Pumpe 4.3 und Rohr 44 in die sich zwischen den Walzenpaaren 27 und 27a
befindenden Brausekästen 37 eingeführt. Aus der Auffangkammer 3511, die unterhalb
und zwischen den Walzen 27 und 27a liegt, wird vermittels der Pumpe 43a und Rohr
44a die erhaltene Miscella zwecks weiterer Anreicherung in die Zerkleinerungsvorrichtung
Z eingeführt, und die in der Kammer 35 anfallende Miscella wird durch Pumpe 43b
und Rohr 44b der Destillation zugeführt. Die bei der Verdampfung durch die beheizte
Walze 28 entstehenden Dämpfe werden durch den Abzugsstutzen 4.5 dem in der Zeichnung
nicht dargestellten Kondensator zugeleitet.
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Die Walze 27b ist mit einem Abstreicher 46 versehen, durch den die
entölten ausgepreßten Rückstände vom Filterband entfernt werden, und diese gelangen
dann durch die Schleuse 47 in eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung,
in der die letzten Reste Benzin aus dem behandelten Gut entfernt werden.
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Der Extraktionsvorgang kann auch so geleitet werden, daß in der Zerkleinerungsvorrichtung
zunächst unter Beigabe von Lösungsniitteln eine grobe Vorzerkleinerun.g des Gutes
vorgenommen wird und dann durch eine Walzenpresse, wie oben beschrieben, abgepreßt
wird und daß dann erneut zur Nachzerkleinerung das Gut wieder mit Lösungsmittel
einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt und wieder abgepreßt wird, so daß also
die Zerkleinerung im Lösungsmittel stufenweise erfolgt und zwischen jeder Zerkleinerungsstufe
die Auslaugung und Abpressung auf dem umlaufenden Band erfolgt.
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Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung können
außer zum Zerkleinern und Extrahieren von CSlsaaten auch zum Zerkleinern und Auslaugen
von anderen Stoffen, wie Rüben, oder zum Zerkleinern und Auspressen von Früchten,
wie Äpfeln, beispielsweise für Keltereizwecke und Für ähnliche Zwecke benutzt werden.