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Einrichtung und Verfahren zur Regelung der Diffusion von insbesondere
Zuckerrübenschnitzeln Es ist bekannt, die Diffusion von Zuckerrübenschnitzeln od.
dgl. auszulaugenden Gutes in einem Trog vorzunehmen, in dem eine Schnecke zum Schnitzeltransport
angeordnet ist. Die Auslaugeflüssigkeit wird hierbei im Gegenstrom zum Schnitzeltransport
durch den Trog geführt, und es ist auch bereits bekannt, hierbei die Auslaugeflüssigkeit
quer durch das auszulaugende Gut zu führen. Es ist jedoch bei diesen Diffusionsapparaten
nicht möglich gewesen, sich der Beschaffenheit der jeweilig zur Verwendung kommenden
Schnitzel anzupassen. Die Diffusionszeit und die bei der Diffusion erforderliche
Temperatur sind, um den größtmöglichen Auslaugegrad zu erhalten, abhängig von den
Wachstumsbedingungen, denen die Rübe ausgesetzt war, von der Erntezeit und der Lagerungszeit
der geernteten Rüben. Ferner ist es nicht gleichgültig, ob grobe oder feingeschnittene
Rübenschnitzel verarbeitet werden und ob es sich um weiche oder harte, mehr oder
weniger temperaturempfindliche Schnitzel handelt.
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Alle diese unterschiedlichen Faktoren müssen bei der Diffusion berücksichtigt
werden, um die jeweils günstigste und kürzeste Verarbeitunszeit zu ert>
reichen.
Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, muß an jeder Stelle des Apparates die höchstzulässige
Temperatur schnell einstellbar sein. Ein höherer oder geringerer Schnitzelgehalt
der Maische im Apparat muß schnell an allen Stellen des Durchganges erreichbar sein.
Es muß dafür gesorgt werden, daß die gegenseitigen Berührungsflächen der Schnitzel
möglichst oft wechseln, wozu die Schnitzel im Auslauger möglichst oft verlagert
werden müssen, um die Diffusionszeit zu verkürzen. Ferner müssen Fremdkörper, wie
Sand und Steine,' möglichst schnell aus dem Apparat entfernt bzw. von der Schnitzelmasse
abgeschieden werden. Auch muß dafür Sorge getragen werden, daß die mit den Schnitzeln
eingeführte Luft aus dem Apparat schnell und kontinuierlich entweichen kann, um
sauerstoffgebundene Bakterientätigkeit zu verhindern. Das Rücknahmewasser muß jederzeit
an einer Stelle in den Apparat eingeführt werden können, wo die Auslaugeflüssigkeit
den gleichen Zucker-, gehalt besitzt wie das Rücknahmewasser. Bei Erfüllung aller
dieser Bedingungen muß trotzdem darauf geachtet werden, daß die Schnitzel möglichst
unbeschädigt den Apparat verlassen.
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Um diese Bedingungen zu erfüllen und insbesondere die Auslaugegeschwindigkeit
und die Auslaugetemperatur regeln zu können, wird erfindungsgemäß bei einem Diffusionsapparat,
bestehend aus einem Trog mit eingebauter Schnecke zum Schnitzeltransport im Gegen-
und Querstrom der Auslaugeflüssigkeit, vorgeschlagen, zwei gegenüberliegende, über
die Länge des Troges reichende Kammern vorzusehen; von denen die eine vom Trog durch
ein Sieb getrennte Kammer durch feste, im Abstand der Schneckensteigung angeordnete
Querwände und die andere mit dem Trog in offener Verbindung stehende Kammer durch
mittels einer Steuerstange verschiebbare ebenfalls im Abstand der Schneckensteigung
angeordnete Querwände in Zellen unterteilt sind, jede feste Zelle über eine Pumpenleitung
mit der gegenüberliegenden Zelle verbunden ist und die Auslaugeflüssigkeit in an
sich bekannter Weise am Austrittsende der Schnitzel zugeführt und am Eintrittsende
der Schnitzel abgeführt wird.
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Durch die durch die gegenüberliegenden Zellen im Zusammenhang mit
den Schneckenwindungen gebildeten Durchgangswege für die Schnitzel und die Auslaugeflüssigkeit
wird zunächst eine gelenkte Gegen- und Querstrombewegung der Auslaugeflüssigkeit
zu den wandernden Schnitzelschichten erzielt. Die quer strömende Flüssigkeit teilt
sich an der Schneckenwelle in zwei Teilströme, wovon der eine als Treibstrom entgegen
der Drehrichtung und der andere als Rückstrom in der Drehrichtung der Schnecke durch
die Schneckengänge fließt.
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Der Treibstrom wirkt dem Bestreben der Maische entgegen, sich mit
den Schneckenblechen mitzudrehen, so daß die Förderwirkung der Schnecke unterstützt
wird, während der Rückstrom entgegengesetzt wirkt. Durch die verstellbaren Kammerwände
kann nun die Größe des jeweiligen Treib-und Rückstromes beeinflußt werden, so daß
damit die Füllung und die Diffusion geregelt werden können.
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Das Verfahren zur Regelung der Diffusion mit der geschilderten Einrichtung
besteht darin, daß der Trog und die Kammern mit Flüssigkeits- bzw. Flüssigkeits-Schnitzelgemisch
ausgefüllt sind und däß durch vorgesehene Temperatur- und Dichtemeßstellen der jeweilige
Zustand der Schnitzelmaische gemessen und damit entsprechend die Einstellung der
beweglichen Zellen vorgenommen werden kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen, die weitere
Einzelheiten der Erfindung zeigen, -dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Querschnitt
durch den Auslaugetrog, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Auslaugetrog, Fig. 3
eine schematische Darstellung der Zelleneinstellung in Tabellenform, Fig. 4 einen
Trog anderer Ausführungsform im Querschnitt.
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In dem zylindrischen Trog i ist eine angetriebene Hohlwelle 25 zentrisch
gelagert, auf der eine durchgehende Schnecke 3 befestigt ist, deren Außendurchmesser
nur wenige Millimeter kleiner ist als der lichte Durchmesser des Troges i. Das Gewicht
der Hohlwelle 25 mit der Schnecke 3 ist so bemessen, daß sie bei gefülltem Trog
in der Füllung schwimmt. Der Mantel des Troges i ist unten etwa zu einem Viertel
seines Umfanges unterbrochen und dort durch ein Sieb 4 ersetzt. Unterhalb des Siebes
ist eine Siebkammer 5 angeordnet, deren Wände mit den Wänden des Troges verbunden
sind. Die Siebkammer wird mittels der Wände 24. in Zellen a1, b1 ... n1 unterteilt:
Der Abstand der Wände 24 entspricht der Schneckensteigung s. An jeder Zelle b1
... n1 ist die Saugleitung 6 einer zugeordneten Propellerpumpe 7 angeschlossen.
Die Pumpen 7 sitzen auf einer gemeinsamen Welle oder werden anderweitig in bekannter
Weise gemeinsam mit gleicher, aber veränderlicher Drehzahl angetrieben. Ferner befindet
sich unterhalb der Siebkammer ein Steinfänger 30. Von jeder Umwälzpumpe 7 führt
eine Druckleitung 8 über einen Wärmer 9 in einen oberhalb der umlaufenden Schnecke
mit dem Trog durch eine durchgehende Öffnung 34 verbundenen Raum io, der in Zellen
a, b; c . . . o unterteilt ist, und zwar durch dichtschließende Steuerwände 23,
deren Abstand ebenfalls der Schneckensteigung s entspricht, die jedoch auf einer
Steuerstange 23 fest angeordnet sind, mittels der sie gemeinsam in dem Raum io verschoben
werden können, so daß -die Lage der Zellen b . . . Ü zu den Zellen n1
... a1 veränderbar ist. Die Unterkanten der Steuerwände 23 reichen bis auf
wenige Millimeter an den von der Schnecke bestrichenen Raum heran. Die Druckleitung
8 jeder aus einer der Zellen b1 . ... n1 absaugenden Pumpen 7 ist an die jeweils
gegenüberliegende Zelle b ... n in der Weise angeschlossen, daß beispielsweise
diejenige Pumpe 7, deren Saugleitung an die Zelle il angeschlossen ist, mit ihrer
Druckleitung 8 in die Zelle i drückt. Die Zelle a des Raumes io
besitzt
eine trichterartige Öffnung i i für die Aufgabe der Schnitzel und des Maischsaftes
und die Zelle o eine Zuführungsleitung 2o für die Auslaugeflüssigkeit, z. B. auf
70° erwärmtes Wasser. Die übrigen Zellen b ... n sind mit Rohrleitungen
21 verbunden, die alle an die gemeinsame, zu dem Trichter i i führende Leitung 22
angeschlossen sind. An die Siebkammer a1 ist eine Leitung 15 für den Abzug des Rohsaftes
und an die Siebkammern1 eine Leitung 16 mit eingeschalteter Pumpe 17 und dieser
vorgeschaltetem Steinfänger ig angeschlossen. Ferner ist an die Siebkammer a1 eine
Leitung 12" angeschlossen, in der eine Pumpe 12 eingebaut ist, die den Rohsaft durch
einen Wärmer 13 mittels der Leitung 14 in den Trichter i i drückt.
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Der Apparat wird wie folgt betrieben: Die mit dem aus der Leitung
14 kommenden Rohsaft und gegebenenfalls dem aus der Leitung 22 kommenden Überlaufsaft
eingemaischten Schnitzel werden durch den Trichter i i in den Trog i eingeführt.
Die Schnecke 3 der umlaufenden Hohlwelle :2 füllt den Trog i vollständig mit dieser
Schnitzelmaische. Gleichzeitig wird durch den Stutzen 2o die Auslaugeflüssigkeit
in den Trog i eingeführt und durch den Stutzen 15 der angereicherte Rohsaft abgezogen.
Die Pumpen 7 fördern die Aüslaugeflüssigkeit im Kreislaufquerstrom durch die zugeordneten
Kammern. Diesem Querstrom ist ein Gegenstrom überlagert, dessen Stärke von dem aus
dem Rohr 15 abgezogenen Rohsaft abhängt, der durch Zulauf von Frischwasser durch
die Leitung 2o mengenmäßig ergänzt wird.
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Dieser Saftumlauf bewirkt zunächst, daß die Auslaugeflüssigkeit einer
bestimmten Konzentration zwangläufig mit Schnitzeln gleicher oder höherer Konzentration
auf dem ganzen Weg durch den Trog i in Berührung kommt. Die Auslaugeflüssigkeit
höchster Konzentration wird zum Teil über die Leitung 15 als Rohsaft abgefngen und
zum anderen Teil über die Leitungen 12, 14 als Einmaischsaft verwendet. Die in die
Pumpenleitung 6, 8 eingeschalteten Wärmer g sorgen über die regelbaren Dampfventile
32 für die erforderliche Temperatur. Das Kondensat des Dampfes fließt aus dem Kondenstopf
33 ab. Die ausgelaugten Schnitzel werden nach kräftiger Durchmischung mittels der
mit der Welle 2 umlaufenden Rührarme 26 durch die Leitung 16 abgezogen, wobei etwaige
Fremdkörper sich in dem Steinfänger ig sammeln. Feinere Fremdkörper, wie Sand od.
dgl., treten durch das Sieb 4 in die Zellen der Kammern 5 und sondern sich in dem
Sandfänger io ab, wo sie durch Öffnen des Verschlusses 31 entfernt werden können.
Die Standrohre 21 sind bei einem normalen Arbeiten des Diffusionstroges nur zu einem
Teil mit Auslaugeflüssigkeit gefüllt. Etwa sich bildender Schaum oder zu viel zugeführte
Auslaugeflüssigkeitwird durch das Rohr 22 dem Trichter i i zugeführt. Auch die in
den eingemaischten Schnitzeln befindliche Luft wird laufend durch die Standrohre
21 abgeführt.
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Der Querstrom des Saftes im Trog bewirkt ferner, daB ein großer Teil
der Schnitzel an das Sieb gepreßt wird. Dieser Schnitzelhaufen verhindert das Mitdrehen
des gesamten Troginhaltes mit der Schnecke. Hierdurch ist der Transport des Troginhaltes
zum Trogende gewährleistet.
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Erfindungsgemäß kann nur durch Verstellung der Steuerstange 23' und
damit der Steuerwände 23 die Transportgeschwindigkeit der Schnitzel durch den Trog
geregelt werden. Dies folgt aus der Erkenntnis, daß der aus den Steuerzellen b
... o durch die Schneckengänge tretende Saft sich teilt. Der eine Teilstrom
T wirkt hierbei als Treibstrom entgegen dem Drehsinn und der andere Teilstrom R
als Rückstrom im Drehsinn der Schnecke 3. Der Treibstrom T fördert die Transportgeschwindigkeit,
der Rückstrom R hemmt sie. Durch die Verstellung der Steuerstange 23' können die
jeweils wirksamen Größen von T und R geregelt werden.
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Die sich aus den verschiedenen Steuerstellungen ergebenden Werte von
T und R sind in Fig. 3 a bis 3 c dargestellt, die drei verschiedene Steuerstellungen
zeigten. In Fig. 3 a sind die Steuerzellen b ... o um eine halbe Schneckensteigung
entgegen der Transportrichtung der Schnecke 3 verschoben, d. h., die Zellenwände
23 sind gegenüber den festen Zellenwänden 24 um o,5 s nach links versetzt. Diese
Stellung ist auch in Fig.2 dargestellt. In Fig. 3 b liegen sich die Zellenwände
23 und 24 bündig gegenüber, während in Fig. 3 c die Zellenwände 23 gegenüber den
Zellenwänden 24 um eine halbe Schneckensteigung s nach rechts verschoben sind. In
jeder Figur sind vier Stellungen eines Schneckenganges 3 der Schneckenwelle :2 dargestellt,
und zwar jeweils um go° gedreht. Der entgegen der Drehrichtung der Schnecke wirkende
Treibstrom ist mit T bezeichnet, und zwar der links von dem betrachteten Schneckengang
fließende Strom mit Ti und der rechts davon fließende Strom mit T2. Die entsprechenden
Strompfeile sind in ausgezogenen Pfeillinien dargestellt. Der im Drehsinn der Schnecke
den Brühtrograum durchfließende Rückstrom ist mit R bezeichnet, und zwar der links
von dem betrachteten Schneckengang fließende Strom mit Ri und der rechts davon fließende
Strom mit R2.
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Aus Fig. 3 a, o°-Stellung, ist ersichtlich, daß nur der rechts vom
betrachteten Schneckengang fließende Treibstrom T2 von der Kammer 23 in die Kammer
24 durch das Sieb 4 fließen kann: Diesem Strom T2 steht hier die gesamte Siebfläche
zur Verfügung. Dementsprechend sind in der zugehörigen Tabelle T2 mit i und die
übrigen Werte mit o eingetragen. Die Strömungsverhältnisse haben sich verändert,
wenn sich die Schnecke in die go°-Stellung gedreht hat. Links von dem betrachteten
Schneckengang 3 steht dem Treibstrom Ti ein Viertel der Siebfläche zum Durchtritt
zur Verfügung, während dem rechts von dem Schneckengang fließenden Teilstrom T2
drei Viertel der Siebfläche zur Verfügung steht. Für den rechts von dem Schneckengang
fließenden Rückstrom Ri steht aber auch ein Viertel der Siebfläche zür Verfügung.
Die entsprechenden Werte sind in der Tabelle eingetragen. In der 18o- und
27o°-Stellung
ändern sich die Werte, und es ist ersichtlich, daß der Rückstrom R1 kontinuierlich
wächst. Die Summe aller Rückstromwerte verhält sich demnach hier zur Summe aller
Treibstromwerte wie 11/2:q.. Das bedeutet also, daß der Treibstrom nahezu dreimal
so stark ist wie dar Rückstrom. Man erhält also eine stark aufgelockerte Maische
mit einer entsprechend hohen Durchflutung und kurzer Diffusionszeit.
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Bei der Zellenstellung nach Fig. 3 b ergeben die in der Tabelle eingetragenen
Werte; daß auch dem Rückstrom R2 eine Durchflußmöglichkeit durch das Sieb gegeben
wird, so daß im Endergebnis die Summe aller Rückströmwerte gleich der Summe aller
Treibstromwerte ist. Man erhält also damit eine mittlere Durchflutung bei* einer
mittleren Füllung des Troges.
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Die Endwerte nach Fig. -3 c stehen zu denen nach Fig. 3 a im umgekehrten
Verhältnis, d. h. daß eine entsprechend stärkere Maischenkonzentration im Trog herrscht
mit entsprechend verlängerter Diffusionszeit.
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Man ersieht aus dieser Darstellung, daß auch bei einer bestimmten
Steuerstellung ein steter Wechsel in der Größe des Treib- und Rückstromes stattfindet.
Das wirkt sich auf das Auslaugegut dahingehend aus, daß eine uriunterbrochene Verlagerung
der einzelnen Schnitzelteilchen zueinander stattfindet und damit eine beschleunigter
Diffusionsvorgang.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Trog gestattet die Einführung des
zurückgenommenen-Preßwassers dort, wo der Zuckergehalt des im Trog befindlichen
Umlaufsaftes gleich dem Zuckergehalt des Rücknahmewassers ist. Hierzu wird die Leitung
für das Rücknahmewasser bei 27 an sämtliche Leitungen 8 angeschlossen, jedoch unter
Einschaltung eines Absperrorgans. Nach Messung des Zuckergehaltes des Rücknahmewassers
wird das entsprechende Absperrorgan geöffnet, so daß das Rücknahmewasser an der
Stelle in den Trog einströmt, wo der Zuckergehalt -des Umlaufsaftes dem Zuckergehalt
des Rücknahmewassers entspricht.
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Fig.4 zeigt ein Anwendungsbeispiel mit obenliegender Siebkammer. Der
Steinfänger 3o verbleibt am unteren Teil des Troges i, so daß Steine und Sand sofort
in den unten angeordneten Steinfänger 30 gelangen, da sie sich zufolge ihres
Gewiehtes von dem nach oben drängenden Schnitzelsaftgemisch sofort äbsondern. Der
Raum 5 mit den Zellen dl ... n1 ist durch einen domartigen Deckel 28 luftdicht
verschlossen.