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Verfahren zur Gewinnung eines praktisch sinkstofffreien Fruchtwassers
hoher Konzentration Zur Abtrennung des Fruchtwassers von der Rohstärkemilch verwendet
man in der Stärkeindustrie sog. Trennschleudern, das sind Vollmantelschleudern,
die kontinuierlich beschickt werden und bei denen eine mit Drehzahlunterschied umlaufende
Schnecke die aus der Rohstärkemilch abgeschiedene Stärke kontinuierlich austrägt.
Derartige Schleudern weisen eine Zentrifugalbeschleunigung auf, welche einem Wert
von C = co2r von 5000 max. entspricht. In letzter Zeit hat man solche
Schleudern auch verwendet, um Fruchtwasser unmittelbar vom Reibsel abzuscheiden,
mit dem Ziel, entweder durch diese Abscheidung die Leistungsfähigkeit der anschließenden
Auswaschstation zu steigern oder um durch die Entziehung des den Farbstoff enthaltenden
roten Fruchtwassers die Güte -weitgehend zu verbessern oder um ein für die Auslagerung
geeignetes Reibsel zu erhalten. In allen Fällen liegt jedoch die Notwendigkeit vor,
das Reibsel etwa im Verhältnis z : z bis z : 3 oder noch weiter zu verdünnen. Das
Fruchtwasser der Kartoffeln weist in unverdünntem Zustand eine Dichte von etwa 3,2
bis höchstens 5° B6 auf, und die Sinkstoffe setzen sich um so schwerer ab, je weniger
verdünnt dieses Fruchtwasser ist. Es ist daher nicht möglich, mit den handelsüblichen
Trennschleudern bei einer größeren Konzentration zu arbeiten, da infolge der geringen
Aufenthaltsdauer des die Schleuder kontiunierlich durchlaufenden Gutes die Zentrifugalbeschleunigung
nicht ausreicht, um die Sinkstoffe zum Absitzen zu bringen. Erst
bei
einer Dichte von etwa i° B6 des ablaufenden Abwassers ist das hierbei stark verdünnte
Fruchtwasser als praktisch sinkstofffrei zu bezeichnen.
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Aus diesem Grunde hat man sich auch mit der Frage beschäftigt, Schleudern
höherer Zentrifugalbeschleunigung zu verwenden, welche auch eine Verlängerung der
Aufenthaltsdauer und mithin Anwendung höherer Konzentrationen gestatten. So ist
es bekannt, das Reibsel in einer sieblosen Schleudermaschine mit axial verschiebbarem
Trommelmantel in einen die Stärke enthaltenden Rückstand und in stärkefreies Fruchtwasser
zu trennen. - Hierbei wird aber nicht kontinuierlich, sondern in zwei zeitlich getrennten,
wenn auch sich wiederholenden Betriebsabschnitten gearbeitet, in deren erstem die
Scheidung der Feststoffe von der überlaufenden Flüssigkeit bis zur weitgehenden
Füllung der Trommel mit dem Rückstand erfolgt und deren zweiter in der Austragung
des letzteren durch Verschieben des Trommelmantels besteht. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, chargenweise arbeitende Vollmantelschleudern zu verwenden, die, als Füllschleudern
mit einer Zentrifugalbeschleunigung betrieben werden, welche oberhalb eines kritischen
Wertes von C = c027 = 6ooo liegt.
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Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die Vorteile dieses älteren
Verfahrens auch für einen streng kontinuierlichen Betrieb nutzbar zu machen, besonders
um die beim chargenweisen und auch beim zweistufigen Betrieb unvermeidlichen Belastungsschwankungen
zu beseitigen und die Aufenthaltsdauer des Reibsels in der Trennschleuder weitgehendst
zu verkürzen. Die Erfindung löst die Aufgabe unter Verwendung einer Volhnantelschleuder
mit Schneckenaustrag dadurch, daß das Reibsel mit einer Fruchtwasserdichte von etwa
3,5° Be in die Grenzzone zwischen Flüssigkeitsspiegel des zylindrischen Teils und
anschließendem konischem, Austragsteil der Schleuder vorbeschleunigt eingeführt
und im zylindrischen Teil einer Zentrifugalbeschleunigung oberhalb eines Wertes
von C = co2r = etwa 8oöo unterworfen wird. Hierdurch wird erreicht,
daß auch im konischen Austragsteil an keiner Stelle eine Zentrifugalbeschleunigung
unterhalb jenes kritischen Wertes von C = 6ooo herrscht, was zur Folge hat, daß
neben der Schleuderwirkung noch eine Auspreßwirkung durch die Austragsschnecke auftritt,
während die Einführung des vorbeschleunigten Reibsels in die genannte Grenzzone
eine Prallwirkung und Teilauspressung von Fruchtwasser zur Folge hat.
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Bei einer Fruchtwasserdichte von etwa 3,5° B6 werden die günstigsten
Ergebnisse erzielt, während bei höherer Dichte ein Abwasser mit ausreichend niedrigem
Stärke- und. Sinkstoffgehalt ohne unzulässige Steigerung der Zentrifugalbeschleunigung
nicht mehr erhältlich ist, da, wie Versuche ergeben haben, der Sinkstoffgehalt mit
höheren Fruchtwasserdichten steil ansteigt.
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Um die Vorteile der kontinuierlichen Arbeitsweise auch bei schwankender
Beschaffenheit der zu verarbeitenden Kartoffeln zu sichern, wird erfindungsgemäß
die Fruchtwasserdichte des zulaufenden Reibsels durch Zusatz einer Flüssigkeit in
Abhängigkeit von der Dichte des die Schleuder verlassenden Fruchtwassers konstant
auf etwa 3,5° B6 gehalten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß zur
Dichteregelung das Waschwasser der aus dem ablaufenden Fruchtwasser abgetrennten
Schwimmstoffe verwendet wird. Diese Regelung kann in einfacher Weise auch selbsttätig
erfolgen.
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Während beim chargenweisen Betrieb für eine Stundenleistung von etwa
8 t Reibsel bei Verwendung einer Schleuder von 2 m Durchmesser und 1,2 t Fassungsvermögen
eine Motorleistung von 75 PS notwendig ist, um die auftretenden Spitzenbelastungen
besonders beim Füllen mit Reibsel und Austragen der Feststoffe zu bewältigen, genügt
zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung für eine Stundenleistung von
etwa q. t Reibsel eine Vollmantelschleuder erheblich geringerer Abmessungen (etwa
% des Gewichts) mit einem völlig gleichbleibenden Kraftbedarf von nur etwa 1o bis
12 PS.
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Die Erfindung bietet mithin folgende wesentliche Vorteile: ' 1. Erheblich
geringerer und stets gleichbleibender Kraftbedarf verglichen mit den chargenweise
oder in zwei Stufen betriebenen Schleudern mit sehr hohen Kraftbedarfsspitzen, 2.
streng kontinuierliche Arbeitsweise gegenüber dem Chargen- oder Zweistufenbetrieb,
3. größere Durchsatzgeschwindigkeit des Reibsels und dadurch bedingte schnellere
Fruchtwasserabscheidung, was wiederum farbverbessernd auf die erzeugte Stärke wirkt,
q.. geringere Anlagekosten bei gleicher Stundenleistung im Vergleich zu den bisher
betriebenen oder vorgeschlagenen Schleuderverfahren.
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Die vorteilhaften Ergebnisse des neuen Verfahrens mußten überraschen,
da zu befürchten war, daß trotz der hohen Zentrifugalbeschleunigung die unvermeidliche
Rührwirkung der Austragsschnecke ein befriedigendes Absitzen noch dazu in einer
Tragflüssigkeit höherer Dichte vereiteln würde. Die im einzelnen stattfindenden
Vorgänge beim Verfahren gemäß der Erfindung unterscheiden sich zufolge der neuartigen
Verfahrensbedingungen grundsätzlich von der bekannten Betriebsweise der Vollmantelschleudern
mit stark verdünntem Reibsel bei wesentlich geringerer Zentrifugalbeschleunigung
und andersartiger Eintragung. Der dickflüssige Reibselbrei tritt am Rande des Flüssigkeitsspiegels
im konischen Austragsteil durch den Vorbeschleunigungskelch ein. Die mit Drehzahlunterschied
umlaufende Schnecke fördert den Brei durch den konischen Austragsteil dem Austritt
zu, wobei wegen der außerordentlich hohen Zentrifugalbeschleunigung auch in diesem
konischen Teil das Gut das Bestreben hat, jeweils an Stellen größeren Durchmessers
zu verweilen. Die Schnecke preßt das Gut jedoch zwangsläufig in Zonen geringerer
Zentrifugalbeschleunigung, wodurch die Schneckengänge einen Auspreßdruck ausüben
können, wie es bei einer Schneckenpresse der Fall ist. Das wiederum durch die Zentrifugalbeschleunigung
vom konischen Teil in den zylindrischen Teil dringende Wasser, welches noch Sinkstoffe
enthält, wird in diesem Teil, der einem umlaufenden Absitzbehälter
vergleichbar
ist, von SinksLoffen befreit und gelangt durch Überlauf in den Auffangring aus der
Schleuder heraus.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung geeignete Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Das Reibsel R von der Reibe fließt in den zentralen Einlauf a der
Schneckenbandtrennschleuder. Diese besteht aus der vollwandigen Schleudertrommel
b mit den Trommelböden c und d. Die Trommelböden sind bei e und f gelagert. Im Innern
der Schleudertrommel b läuft unabhängig von dieser die Bandschnecke g um, welche
mittels der Schneckenträger h mit der Schneckenwelle i verbunden ist.
Schleudertrommel b und Schnecke g laufen mit verschiedener Umfangsgeschwindigkeit
um. Der Antrieb der Schleudertrommel b und der Schneckenwelle i erfolgt durch
Zahnräder oder Riemenscheiben k
und t. Das zu schleudernde Reibsel R wird
durch die konische Trommel m vorbeschleunigt und tritt beim Punkt n in die Schleudertrommel
b ein. Das Fruchtwasser des Reibsels füllt die umlaufende Trommel b bis zum
L'berlaufring o. Der Eintrittspunkt n des zu schleudernden Reibsels liegt etwa an
der Trennungsstelle % des Flüssigkeitsringes mit der Trockenzone P des konischen
Teiles der Schleudertrommel b. Die an die Trommelwand b geschleuderten
Feststoffe D aus dem Reibselbrei werden mittels der Schnecke g in Richtung des Schleudertrommelbodens
c gefördert und durch die Öffnungen q ausgeworfen. Das Fruchtwasser F verläßt nach
Überströmen des Überlaufes o durch die Öffnungen y die Schleudertrommel und fließt
in das Entgasungsbassin s. Die Pumpe t fördert das entgaste Fruchtwasser auf das
Fasersieb u. Unter dem ersten Teil des Fasersiebes befindet sich die Auffangmulde
v, aus welcher das von den Fasern befreite Fruchtwasser V zur weiteren Verarbeitung
abgeleitet wird. Die Faserteile werden bei w vom Fasersieb abgeworfen. Durch Zusatz
von Flüssigkeit S auf dem letzten Teil des Fasersiebes u werden die Fasern aufgeschwemmt
und die noch anhaftenden Fruchtwasserreste abgespült. Aus der unter diesem Siebteil
angeordneten Auffangmulde gelangt die Flüssigkeit in ein Vorratsgefäß y.
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Ein geringer Teil des mittels der Pumpe t auf das Fasersieb at geförderten
Fruchtwassers F wird durch die mit dem Einstellventil z versehene Leitung a1 in
einen Baume-Regler b1 abgeleitet. Nach dem Durchgang durch die Reglerarmatur fließt
dieses durch die Leitung cl in das Entgasungsbassin s zurück. Der Baume-Regler b1
steuert ein Ventil dl. Wird das Ventil dl durch den Steuervorgang geöffnet, so fließt
ein Teil der im Vorratsbehälter y gehaltenen Flüssigkeit durch die Leitung e1 mit
dem Reibselstrom R in den zentralen Einlauf a der Trennschleuder. Der Überschuß
bzw. (bei durch den Reglervorgang längere Zeit geschlossenem Ventil dl) die gesamte
Flüssigkeitsmenge der aus der Auffangmulde x anfallenden Flüssigkeit fließt über
den Überlauf f1 zu anderweitiger Verwendung ab.
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Ausführungsbeispiel io2 t Kartoffeln, deren Fruchtwasserdichte 4,1
B6 betrug, wurden in einer Reibe möglichst fein gemahlen. Der mit schwefliger Säure
versetzte Reibselbrei wurde kontinuierlich der Trennschleuder in einer Menge von
4262 kg pro Stunde zugeführt. Das aus der Schleuder austretende Fruchtwasser wies
eine Dichte von 3,5 B6 auf und strömte in den Entgasungsbehälter zwecks Kondensation
des Schaumes und wurde aus diesem über das Schüttelsieb zwecks Absiebung der Schwimmstoffe
niedrigen Stärkegehaltes geleitet. Die im letzten Teil des Schüttelsiebes zwecks
Ausbeuteerhöhung mit Frischwasser nachgewaschene Pülpe lieferte ein Waschwasser,
welches in einer Menge von 300 1 pro Stunde dem aus der Reibe kommenden Reibselbrei
zugesetzt wurde, um die Fruchtwasserdichte auf den Wert von 3,5 B6 zu bringen.
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Im kontinuierlichen Betrieb wurden stündlich bei einem Kraftaufwand
von 12 PS insgesamt 1940 1 Fruchtwasser einer Dichte von 3,5 B6 erhalten. Der Überschlag
des Fasersiebes hatte einen Stärkegehalt von 29,2 °/o. Das erhaltene Fruchtwasser
war praktisch stärkefrei und für die Eiweißgewinnung hervorragend geeignet.
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Das mit Frischwasserzusatz aus der Maschine ausgetragene, von einem
Teil des Fruchtwassers befreite Reibsel wurde der Weiterverarbeitung auf Stärke
zugeführt.