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Extraktionsturm für zerkleinerte Pflanzenstoffe, insbesondere Zuckerrübenschnitzel
In
Anlehnung an die bereits seit Jahrzehnten in der Speiseölindustrie bekannten Extraktionstürme
wurde erst in inden letzten Jahren versucht, für die Zuckerindustrie nach dem gleichen
Prinzip eine kontinuierlich wirkende Diffusionsanlage zu entwickeln. Wegen der zum
Teil gänzlich verschiedenen chemischen und physikalischen Verhältnisse ging zunächst
die Entwicklung vom ursprünglichen Zweisäulenturm zum Einsäulenturm über.
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In senkrecht stehenden zylindrischen Behältern, Türme genannt, werden
die auszulaugenden und zerkleinerten Pflanzenstoffe während des Extraktionsvorganges
von unten nach oben und die Extraktionsflüssigkeit von oben nach unten geführt.
Während nun die Speiseöltürme ,im Maximum für eine Leistung von IOO Ibis I20 t pro
Tag entwickelt und gebaut wurden, benötigt die Zuckerindustrie Apparate von der
mindestens zehnfachen Leistung. Es ergaben sich dadurch ganz neue Probleme hinsichtlich
des Transports des Extraktionsgutes sowie der Führung der Flüssigkeit. Vor allem
zeigte sich, daß die in der Speiseölindustrie bewährten durchgehenden und den gesamten
Extraktionsraum ausfüllenden Transportschnecken (archimedische Spiralen) nicht entfernt
den gestellten Forderungen bei der Auslaugung von Zuckerrübenschnitzeln entsprechen.
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Mit ,den größeren Leistungsanforderungen mußten auch die Apparatedurchmesser
verdoppelt, sogar verdreifacht werden. So haben zur Zeit die größten Apparate Durchmesser
von 3 m, und es besteht darüber hinaus die Notwendigkeit, die Durchmesser auf 3,5
bis 4 m zu vergrößern, um den gesamten Leistungsbereich bis zu 2000 Tagestonnen
zu erfassen.
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Ganz abgesehen davon, daß es nun praktisch
nicht
mehr möglich ist, Schnecken mit Durch messern über 2 m in einem Stück zu pressen,
wird auch mit zunehmendem Durchmesser der Einfluß der Wandreibung immer geringer.
Es besteht daher die Gefahr, daß sich einerseits Kernpartien mitdrehen und daß diese
anderseits gar nicht mehr ausreichend von Extrationsflüssigkeit durchdrungen werden.
Außerdem ist die achsenparallele Flüssigkeitsführung trotz des Einbaues von Siebstellen
in die Sohneckelflügel nicht mehr unter Kontrolle zu halten. Man ist nämlich wegen
der verminderten Wandreibung genötigt, mit überhöhten Drehzahlen zu fahren, so daß
die Transportgänge nur teilweise, im günstigsten Falle zu etwa goO/o gefüllt sind.
Die Flüssigkeit hat nun das Bestreben, den Weg des geringsten Widerstands zu gehen,
und wandert in einer Spirale in dem Raum ,ber den Schnitzeln, der mindestens IoO/o
der Entfernung zwischen zwei Schneckengängen einnimmt.
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Was nun das Transportproblem anbelangt, so waren hier Aufgaben zu
lösen ohne Vorgang und Beispiel. Extrem große Durchmesser von 3 bis 4 m bei extrem
kleinen Drehzahlen von maximal 1 UlM in., wobei das Gut vollständig senkrecht nach
oben gefördert werden mußte, gleichzeitig kombiniert mit einem Flilssigkeitsgegenstrom,
dem praktisch dieselbe Geschwindigkeit wie beim Extraktionsgut, nur in umgekehrter
Richtung, aufgezwungen ist. Hierbei zeigt es sich, daß nur dann eine wirtschaftlich
zu verwertende Extraktionswirkung zu erzielen ist, wenn der Extraktionsraum so vollkommen
als möglich, und zwar trotz der eingebauten Transporteinrichtungen zu I000/o mit
Extraktionsgut ausgefüllt wird. Das ist eine Forderung, wie sie der Fördertechnik
bei Verwendung von Schnecken bisher unbekannt war.
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Wurden doch bisher diekonstruktiven Abmessungen und Drehzahlen so
gewählt, daß bei waagerechtem und schrägem Transport höchstens eine Füllung von
40 0/o, bei senkrechtem Transport höchstens eine Füllung von 300/0 erzielt wurde.
Sonst waren Transportstörungen unvermeidlich bis zur völligen Verstopfung.
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Zur Überwindung Idieser Schwierigkeiten ist nun schon vorgeschlagen
worden, den Schneckengang in einzelne einander überdeckende Segmente aufzulösen,
die sich einfach aus normalen, also ebenen Blechen herstellen lassen. In die Unterbrechungsstellen
derartiger Schnecken ließ man ortsfest angeordnete Aufhalter für das zu behandelnde
Gut ragen.
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Im Dauerbetrieb derart ausgebildeter Vorrichtungen ergab sich nun
die äberraschende Erkenntnis, daß die Aufhalter, die zur Verstärkung der Wandreibung
als Bremse gegenüber der durch die Transportschnecke eingeleiteten Drehbewegung
angebracht wurden, entgegen allen Erwartungen durch ihre zusätzliche Stauwirkung
in Transportrichtung (achsenparallel) in Verbindung mit den zwangsläufig erforderlichen
Zwischenräumen nicht nur nicht den Transport erschwerten, sondern sogar noch eine
wesentlich bessere Extraktionswirkung ergaben. In der jeweiligen Höhe der Aufhalter
entstand jeweils eine Stauzone von Schnitzelteilchen, verteilt auf den gesamten
Querschnitt, durch welche die Extraktionsflussigkeit hindurch mußte. Außerdem fiel
ein Teil der Schnitzel durch den Spalt in den vorher befindlichen Transportgang
zurück, bis dieser Gang bei ausreichender Dimensionierung dieses Spalts vollständig
gefüllt war. Hierdurch wurde nun ohne Gefährdung die Stetigkeit des Transports eine
optimale Füllung erreicht, auch ohne daß die Transporteinrichtung mit ihrer Drehzahl
immer genau der theoretischen Transportdrehzahl angepaßt zu werden brauchte. Je
nach der Breite des Spalts bzw. der Aufhalter zwischen zwei einander folgenden Transporteinrichtungen
konnte nun die Drehzahl bis zu I00°/o überhöht werden.
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Daraus ergab sich die erfinderische Erkenntnis, daß es zweckmäßig
ist, wenn der eigentliche Extraktionsraum in möglichst zahlreiche, abwechselnd aufeinanderfolgende
Transport- und Stauzonen aufgeteilt ist, wobei vorteilhaft einerseits die Stauzonen
im Verhältnis zur Hubhöhe der Transporteinrichtung nur so breit sind, daß auch bei
vollständig unregelmäßiger Beschickung des Extraktionsturmes stets eine optimale
Füllung ohne Änderung der Drehzahlen der Transporteinrichtung erreicht wird, und
wobei anderseits innerhalb der Transportzonen die Transporteinrichtung so ausgebildet
sein kann, daß der Transport des Gutes achsenparallel weitgehend der Scheibenform
angenähert erfolgt.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Extraktionsschnecke in Segmente
unterteilt ist, die sich vorteilhaft dachziegelartig überdecken, wobei zwischen
die Schneckensegmente ortsfest angeordnete Aufhalter für das zu behandelnde Gut
ragen.
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Für den Einsäulenturm wurden vorteilhaft etwa 22, für den Zweisäulenturm
etwa 28 Stauzonen ermittelt.
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Da nun gewisse Mindeststeigungen nicht unterschritten werden dürfen,
lassen sich diese Zonenzahlen bei größeren Türmen nur erreichen durch die Anwendung
mehrgängiger Transporteinrichtungen in Art der Flügel einer Kaplanturbine.
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Man nähert sich dadurch auch der Ideal forderung. die Schnitzel scheibenförmig
durch den Turm zu schieben, während sie bisher nur in Form eines spiralartigen Streifens
durch den Turm geschoben wurden. Durch diesen scheibenförmigen Transport der Schnitzel
durch den Extraktionsraum wird zusätzlich die Gleichmäßigkeit des Extraktionsverlaufs
über den ganzen Querschnitt verbessert.
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In der Zeichnung (Fig. I und 2) ist eine als Beispiel dienende Ausführungsforlll
der Erfindullg dargestellt.
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In dem senkrechten »behälter j befindet sich das Extraktionsgut,
welches von unten nach oben gefördert wird, während die Flüssigkeit von oben nach
unten strömt. Die Welle 4 ist der Träger der Transporteinrichtung. Diese wird. wie
hier dargestellt, von je drei in gleichmäßigen Abständen voneinander angebrachwii
Transportfliigeln I, 2 und 3 gebildet. Bei kleineren Durchmessern sind
mindestens
zwei Flügel erforderlich, während bei größeren Durchmessern die Anzahl der Transportflügel
beliebig und den praktischen Anforderungen entsprechend erhöht werden kann.
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Diese Transporteinrichtung, bestehend aus den Flügeln 1, 2 und 3,
ist gleichmäßig in gewissen Nhständen über den ganzen Extraktionsraum verteilt an
der Welle 4 lbefestigt. Die Zwischenräume zwischen den Transporteinrichtungen sind
durch jeweils mindestens zwei Aufhalter ausgefüllt.
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Diese .\ufhalter 6 verhindern die Rotation der Schnitzel bzw. führen
die Schnitzel senkrecht nach oben und sind deswegen bezogen auf ihre Längsfläche
entweder achsenparallel oder in Drehrichtung leicht geneigt eingebaut. Es ergibt
sich also eine fortlaufende Folge von Stau- oder Beruhigungszonen im Bereich der
Aufhalter 6 und Transportzonen mit einer schrägen Transportbewegung im Bereich der
Transportflügel I, 2 und 3.
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PATENTANSPRECHE 1. Extraktionsturm für zerkleinerte Pflanzenstoffe,
insbesondere Zuckerrübenschnitzel, in zudem das Extraktionsgut im Gegenstrom zur
Extraktionsflüssigkeit durch eine den Turmquerschnitt ausfüllende Schnecke 0. dgl.
gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eigentliche Extraktionsraum in möglichst
zahlreiche, abwechselnd aufeinanderfolgende Transport- und Stauzonen aufgeteilt
ist, wobei vorteilhaft einerseits die Stauzonen im Verhältnis zur Hubhöhe der Transporteinrichtung
nur so breit sind, daß auch ibei vollständig unregelmäßiger Beschickung des Extraktionsturmes
stets eine optimale Füllung ohne Änderung der Drehzahlen der Transporteinrichtung
erreicht wird, und wobei anderseits innerhalb der Transportzonen die Transporteinrichtung
so ausgebildet sein kann, daß der Transport des Gutes achsenparallel weitgehend
der Scheibenform angenähert erfolgt.