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Diffusionsverfahren für Zuckerrübenschnitzel und Vorrichtung zur Durchführung
desselben An ein gutes Diffusionsverfahren werden folgende Ansprüche gestellt: r.
geringer Saftabzug bei bester Entzuckerung der Schnitzel, 2. möglichst hohe Reinheit
des Rohsaftes, 3. keine Abwässer, q.. die dazu verwendete Apparatur soll einfach,
billig und betriebssicher sein.
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r. Ein geringer Saftabzug bei weitgehendster Entzuckerung wird nur
dann erreicht, wenn die von der Flüssigkeit durchströmte Schnitzelsäule bzw. Schnitzelschicht
möglichst lang ist. Ferner dürfen in .den Gefäßen, Trögen und Türmen keine schädlichen,
z. B. Hohlräume sein,, denn die Auslaugeflüssigkeit, die die Schnitzel durchströmt,
geht ja den Weg,des geringsten Widerstandes und würde dann zum größten Teil nur
-die Hohlräume durchströmen. 2. Eine möglichst hohe Reinheit des Rohsaftes wird
durch kurze Diffusionsdauer bei möglichst geringer Temperatur erzielt. Um dieses
zu erreichen, muß das Konzentrationsgefälle zwischen Zucker in den Schnitzeln und
Zucker in der Auslaugeflüssigkeit möglichst groß sein. Zu diesem Zweck muß die Flüssigkeit
verhältnismäßig schnell die Schnitzelschicht durchströmen, um einen öfteren Wechsel
der Flüssigkeitsschicht zwischen den Schnitzeloberflächen zu erhalten. Wenn dieses
erreicht wird, dann kann die Diffusionstemperatur niedrig gehalten werden. Also
auch hier muß die Schnitzelsäu.le recht lang und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
durch die Schnitzelsäule groß sein.
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3. Es darf nur das Schnitzelpreßwasser zurückzuführen sein. Die Menge
soll möglichst klein sein,
damit viel Frischwasser Verwendung findet
und die Schnitzel weitgehendst entzuckert werden. Demnach müssen die Naßschnitzel
mit hoher Trockensubstanz aus den Diffusionsapparaten in die Schnitzelpressen kommen.
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q.. Um die Apparaturen so einfach und billig wie möglich zu gestalten,
dürfen die Schnitzel nicht bewegt werden. Es iist einfacher, billiger und betriebssicherer,
dafür die Auslaugeflüssigkeit um so stärker zirkulieren zu lassen.
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Es sind' in Zuckerfabriken heute über 9o °/o Gefäßbatterien und etwa
1o11/0 .andere Entzuckerungsanlagen, wie Preßanlagen, Tröge und Türme, in Betrieb.
Diffusionsbatterien Diese bestehen aus zehn bis sechzehn Gefäßen, welche von der
Flüssigkeit hintereinander durchströmt werden. D,ie Gefäße haben wegen der leichteren
Naßentleerung konische Unterteile.
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Die Auslaugezeit ist verhältnismäßig lang, weil die Flüssigkeit die
Schnitzelschicht nur langsam durchströmt. So beträgt die Geschwindigkeit bei einem
normalen Diffuseur von 40 hl Inhalt höchstens o,8 m in der Minute, bei einer Schnitzelsäule.
und Höhe von höchstens 3o bis 34 m. Bei Verkürzung der Diffusionszeit muß die Temperatur
erhöht werden. Dadurch werden die Schnitzel aber weich, pressen sich in den Konus
und erschweren das Drücken. Der Druck in der Batterie steigt dabei, weil durch die
'ganze Anzahl der Diffuseure gedrückt werden - muß. Die Leistung sinkt, die Diffuseure
spritzen, und dem Rohsaft wird durch eine größere Aufnahme von Nichtzuckerstoffen
unreiner.
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Die Leistung einer üblichen Diffusionsbatterie ist verhältnismäßig
klein, da sie von der Bedienung der Ventile und dem Gesamtwiderstand abhängig ist.
Es kommt auch oft vor, daß sich während der Ventilbedienung der Saft im Kalorisator
zu stark erhitzt und beim Drücken oder Maischen die obere Schnitzelschicht verbrüht.
Dieser eine Diffuseur hindert dann während der ganzen Runde ein flottes Arbeiten.
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Eine Wasserrücknahme ist oft sehr schwierig. Bei der üblichen Naßentleerung
entfallen etwa 120 0/0 (bezogen auf Rübengewicht) Ausschießwässer und etwa 6011/o
Preßwass"-r. Das Wasser wird durch das lange Verweilen an der Luft sauer und ruft
Korrosionen in der Apparatur und Transportvorrichtung hervor.
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Ein großer Vorteil der Diffusionsbatterie besteht darin, daß sie billig
und einfach ist und keinerlei komplizierte mechanische Vorrichtungen besitzt. Auslaugetrö.ge
und Türme Die Schnitzelschicht bzw. Schnitzelsäule ist sehr kurz, bedeutend kürzer
als bei einer normalen Diffusionsbatterie, höchstens 2o m .lang. Die Geschwindigkeit
der Flüssigkeit liegt weit unter 0,8 m/Min. Sodann ist die Füllung des Raumes unvollständig.
So fassen pro Hektoliter Raum in der-Batterie etwa 55o kg Schnitzel,. beim Turm
nur etwa- 35o kg. Es sind also im letzten Hohlräume vorhanden. Dadurch ist die Auslaugezeit
trotz hohen Saftabzuges sehr lang. Um die Leistung zu vergrößern, müssen die Schnitzel
vordem Eingang gebrüht werden. Dadurch werden außer anderen Nichtzuckerstoffen auch
Pektinstoffe gelöst. Letztere erschweren das Verarbeiten des Saftes in den anderen
Stationen.
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Die Wasserrücknahme geht in diesen Apparaten glatt vonstatten, @da
nur Preßwasser anfällt.
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Die Apparaturen sind infolge der mechanischen Vorrichtungen zum Bewegen
der Schnitzel sehr teuer und nicht so betriebssicher wie eine Robertbatterie. Das
neue Diffusionsverfahren will nun die seit fast hundert Jahren benutzte Diffusionsbatterie
beibehalten und nur die einzelnen Mängel beseitigen. Die Schnitzel werden dabei
nicht bewegt, nur die Auslaugeflüssigkeit. Vor jedem Gefäß ist für den Flüssigkeitsumlauf
eine Flügelschraube oder Pumpe eingeschaltet. Die Flüssigkeit durchkreist nun die
Schnitzelschicht von oben nach unten mit einer Geschwindigkeit -bis 5 m und mehr
in der Minute. Die Geschwindigkeit ist also mehr als sechsmal größer als die bei
.der normalen Diffusionsbatterie und den Trögen und Türmen. Ein Teil d:er `Gesamtflüssigkeit
durchströmt dauernd die Schnitzelschicht, wobei sie unterwegs im Kalorisator angewärmt
wird, so daß der Schnitzelinhalt gleichmäßig entzuckert wird; ein Teil strömt in
.den folgernden Diffuseur usw.
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Dadurch, daß vor jedem Diffusionsgefäß zur Überwindung des durch die
Schnitzelsäu.le entstehenden Widerstandes ein Flügelrad oder eine Pumpe in den Flüssigkeitsumlauf
eingeschaltet ist, hatten alle Gefäße den gleichen Innendruck, etwa 0,15
atü. Es kann demnach die Gefäßreihe bedeutend, mindestens auf zwanzig bis dreißig
Stück, vermehrt werden. Weil bei jedem Diffuseurwechsel acht Ventile eingeschaltet
werden müssen, erhalten alle Ventile mechanische Betätigung durch Preßluft oder
durch elektrische Energie.
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Die Schnitzelsäule .beträgt mindestens 5o m. Mithin ist eine gute
Entzuckerung der Schnitzel bei geringstem Saftabzug möglich. Die Temperatur kann
dabei niedrig gehalten werden, wodurch die Reinheit des Saftes höher ist als bei
anderer Arbeitsweise.
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Die Wasserrücknahme ist durch den in den Gefäßen herrschenden niedrigen
Druck von höchstens o,5 atü in einfachster Weise gelöst. Die Gefäße erhalten, wie
in der Abb. 1 der Zeichnung dargestellt ist, eine Bodenöffnung, deren Querschnitt
gleich dem des Diffuseurs ist. Vor dem Öffnen des Diffuseurs, also vor der Entleerung,
wird das Wasser mit Preßluft in den folgenden Diffuseur gedrückt. Sodann, wird der
Boden geöffnet, und die Schnitzel fallen ohne Wasser in eine Transportvorrichtung.
Versuche haben gezeigt, daß die Schnitzel bei dieser Arbeitsweise eine Trockensubstanz
bis 81/o haben. Werden,die Schnitzel nun in den Pressen auf etwa 17°/o T. S. gbgepreßt,
so beträgt das Preßwasser nur 321/2% a. R. Das Preßwasser fließt über einen Pülpefänger
in einen Entschlicker. An diesen ist
eine Pumpe angeschlossen, die
es über einen Wärmer, wo eine Anwärmung auf etwa 65 bis 70° erfolgt, in die Wasserleitung
der Batterie drückt. Zum Schluß wird Frischwasser nachgedrückt. Bei den angenommenen
Verhältnissen beträgt die Frischwasserm@:nge etwa 72,5 % a.R. Schwimmschalter betätigen
die Ventile und Pumpen. In der Zeichnung ist in der Abb. i ein Diffusionsgefäß und
in der Abb. 2 eine Batterie von vier Gefäßen, deren Zahl aber zwanzig bis dreißig
sein kann, dargestellt.
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a ist das Gefäß mit oberer Füllöffnung b, welche in zweckmäßiger
Weise durch einen Preßluftzyl.inder c geöffnet und geschlossen werden kann. Die
untere Bodenöffnung d hat den Gefäßdurchmesser. Der Verschlußdeckel wird ebenfalls
durch den Preßluftzylinder e geöffnet und geschlossen. Nach dem Schließen haken
sich Klinken automatisch ein. Die Abdichtung erfolgt in bekannter Weise durch Schlauchdichtung.
Im unteren Teil des Gefäßes a ist zur Vergrößerung der Bodensiebfläche ein zylindrisches
Sieb feingesetzt. Zur Anwärmung des zirkulierenden Saftes ist vor jedem Diffuseur
ein Kalorisator g geschaltet. h ist das eingebaute Flügelrad, das die Auslaugeflüssigkeit
durch die Schnitzelschicht drückt.
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Abb. 2 zeigt das Schema einer Batterie. Wie aus dem Schema hervorgeht,
fließt ein Teil der Flüssigkeit bei i zum Kalorisator g zurück, vermehrt sich bei
k um :die aus der Wasserleitung oder aus den vorhergehenden Diffuseuren hinzutretende
Wassermenge und durchströmt nun die Schnitzelsäul:e dieses Diffuseurs. Dieser Vorgang
wiederholt sich hintereinander bei allen Gefäßen, bis der konzentrierteRohsaftdurch
dieLeitung L abgestoßen wird.
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Durch diese Arbeitsweise und die Vorrichtungen werden folgende Vorteile
erreicht: i. eine hohe Schnitzelsäule von mindestens 50 m, 2. in jedem Gefäß
durch die Zirkulation der Flüssigkeit gleichmäßige Entzuckerung, 3. eine große Saftgeschwindigkeit,
durch eine schnelle Auslaugung bei geringstem Saftabzug, q.. eine trockene Schnitzelentleerung,
so daß das im letzten Gefäß befindliche Wasser in der Batterie verbleibt und eine
kleine Preßwassermenge ergibt, 5. eine bequeme Wasserrücknahme bei möglichst großer
Frischwasserzu.satzmenge, 6. kein örtliches Verbrühen der Schnitzel, weil das Wasser
bzw. der Saft dauernd die Schnitzel mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 5 m%Min.
durchströmt.