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Verfahren und Vorrichtung zum Auslaugen eines löslichen oder gelösten
Stoffes aus einem im Auslaugmittel unlöslichen, für dieses aber durchdringbaren
Stoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auslaugen
eines löslichen bzw. gelösten Stoffes, z. B. Zucker, aus einem im Auslaugmittel
unlöslichen, für dieses aber durchdringbaren Gutes, z. B. Zuckerrübenschnitzel,
unter Bewegung des Gutes im Gegenstrom zum Auslaugmittel durch einen Trog mittels
darin gelagerten, sich drehenden Schraubenflächen, die Durchströmungsöffnungen für
das Auslaugmittel aufweisen und das Gut abwechselnd aus dem Auslaugmittel herausheben
und erneut in dieses eintauchen.
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Nach den früher bekannten Verfahren erwähnter Art wird das Gut entweder
die von den Förderorganen beherrschten Querschnittsbereiche des Trogs nicht ganz
ausfüllen, so daß die Möglichkeit besteht, daß im Gut Kanäle entstehen können, durch
welche Auslaugflüssigkeit durch den Trog hindurchströmen kann, ohne in ausreichendem
Maß mit dem zerkleinerten Gut in Berührung zu gelangen, oder aber den Trog bis wesentlich
über den von den Förderorganen beherrschten Querschnittsbereich des Troges ausfüllen,
in welchem Falle das Gut bzw. ein wesentlicher Teil desselben, das mehr oder weniger
zufällig über den von den Förderorganen beherrschten Bereich des Durchgangsquerschnittes
des Trogs geschoben wird, nur unregelmäßig und nicht häufig genug in die Auslaugflüssigkeit
hineingeführt wird.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Bewegung des Gutes
durch den Auslaugtrog hindurch, wie oben genannt, - eine wesentlich
schnellere
und gleichmäßigere Auslaugung aller Teile des Gutes und demgemäß eine größere Leistungsfähigkeit
einer Auslaugvorrichtung gegebener Größe sich erzielen läßt, wenn erfindungsgemäß
das Gut dem Trog in solcher Menge zugeführt wird, daß es einen Drehkörper bildet
und praktisch den ganzen von den Förderorganen beherrschten Durchgangsquerschnitt
des Troges in dichtem Anschluß an dessen Innenwände ausfüllt und daß die Auslaugflüssigkeit
mit einem Gefälle von etwa 1 : Io über den Boden des Troges durch einen Teil des
Querschnitts gefiihrt wird.
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Das erwähnte Gefälle der Auslaugflüssigkeit verhindert, daß der Umstand,
daß das auszulaugende Gut den Durchgangsquerschnitt des von den Förderorganen beherrschten
Bereichs des Troges ganz ausfüllt, dazu führt, daß das Auslaugmittel an irgendeiner
Stelle des Troges unter dem Einfluß des behandelten Gutes dazu gebracht wird, sich
im Gleichstrom zu dem letzteren in der Längsrichtung des Troges zu bewegen, wodurch
eine Vermischung der beim Auslaugen in verschiedenen Bereichen des Troges gebildeten
Extrakte des auszulaugenden Stoffes und dadurch eine Herabsetzung der Wirksamkeit
der Auslaugung eintreten würde.
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In einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird der Trog mit den darin drehbar gelagerten Förderorganen, deren Förderflächen
Durchgangsöffnungen für das Auslaugmittel, nicht aber für das auszulaugende Gut
aufweisen, erfindungsgemäß mit einem Gefälle zur waagerechten Ebene von 1 : 10 schräggestellt
angeordnet, um zu gewährleisten, daß die Auslaugflüssigkeit annähernd dieselbe Höhe
über dem Boden des Troges in dessen ganzer axialer Ausstreckung erreicht. Die Förderflächen
der Förderorgane werden so angeordnet, daß sie, abgesehen von dem für ihre freie
Drehbarkeit im Verhältnis zur Innenwand des Troges notwendigen engen Zwischenraum
zwischen dem Umkreis der Förderflächen und der erwähnten Innenwand des Troges und
abgesehen von ihren Durchgangsöffnungen für das Auslaugmittel, in axialer Projektion
den ganzen unterhalb der auf der Vertikal ebene durch die Drehachse der Förderorgane
senkrechten Ebene durch dieselbe Achse liegenden Durchgangsquerschnitt des Troges
ausfüllen.
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Die Förderorgane können erfindungsgemäß je aus Bändern bestehen,
die nach einer Schraubenfläche und einer gemeinsamen Achse, und zwar der Drehachse
der Förderorgane, verlaufen. Der Abstand zwischen den einzelnen Bändern dieser Schraubenfläche
wird in Abhängigkeit des Gefüges und der Größe der zu fördernden Materialteile gewählt.
Das gleiche gilt für die Steigung dieser Schraubenflächen.
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Zweckmäßig werden diese Bänder derart ausgebildet, daß sie verschiedene,
auf verschiedenen Durchmessern liegende Teile in ein und derselben Schraubenfläche
bilden. Diese Förderflächen bringen dem behandelten Gut eine Bewegung in Längsrichtung
des Troges und ferner eine kreisende Bewegung um die Drehachse der Förderorgane
bei.
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Um die Raumbeanspruchung bei der Verwendung zweier oder mehr nebeneinander
angeordneter Tröge auf ein Mindestmaß herabzudrücken. kann man erfindungsgemäß zwei
oder mehr nebeneinander angeordnete Tröge derart zusammenbauen, daß zwischen den
Trögen keine Zwischen wände vorhanden sind, wobei die Tröge je mit selbständigen,
zweckmäßig ausgebildeten Förderorganen für das auszulaugende Gut versehen werden.
Diese Förderorgane können zweckmäßig derart ausgebildet sein, daß die Förderorgane
von zwei nebeneinanderliegenden Trögen ineinander eingreifen, wodurch sie an den
Eingriffsstellen die radiale Weite des zwischen den beiden Förderorgandrehachsen
liegenden Durchschnittsquerschnitts für das Gut einschränken und infolgedessen wegen
des durch diese Einschränkung vergrößerten Widerstandes gegen den Durchgang des
Gutes aus diesen Eingriffsstellen verhindern, daß das Gut schlechthin mit den Förderorganen
rotiert, ohne gleichzeitig durch diese vorgeschoben zu werden. Im Betrieb zweier
oder mehr solcher zusammengebauter Tröge erreicht man, daß sich das Material und
die Auslaugeflüssigkeit bei der Behandlung ganz selbsttätig gleichmäßig auf die
verschiedenen Tröge verteilen.
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Die für eine wirksame Durchführung der Auslaugung erforderliche Beheizung
kann in an sich bekannter Weise dadurch erzielt werden, daß ein Teil des beim Auslaugen
gebildeten Extraktes aus dem Trog geleitet und in erhitztem Zustand wieder in den
Trog zurückgeführt wird. Erfindungsgemäß wird der Extrakt an einer oder mehreren
zwischen den Trogenden gelegenen Stellen abgeführt und der aufgeheizte Teil in unmittelbarer
Nähe, vorzugsweise senkrecht über der Abzugsstelle wieder zugeführt.
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Die Zeichnung zeigt schematisch beispielsweise Ausführungsformen
einer nach der Erfindung hergestellten Auslaugvorrichtung, und zwar Fig. I eine
Auslaugvorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht derselben,
Fig. 3 in größerem Maßstab einen Teil eines Auslaugtroges, teilweise im Schnitt
und teilweise in größerem Maßstab, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Vorrichtung
nach der Linie 1-1 in Fig. 3, Fig. 5 einen Teil eines Auslaugtroges mit zwei seitlich
zueinander zugeordneten Förderorganen in Draufsicht, Fig. 6 einen Querschnitt durch
die letztgenannte Vorrichtung nach der Linie IV-IV in Fig. 5.
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Der in Fig. I bis 4 gezeigte Auslaugtrog I besteht hauptsächlich
aus einem halbzylindrischen Unterteil I, der mit Winkeleisen 2 und 3 (Fig. 3 und
4) verstärkt ist, sowie aus einem Oberteil 4, 5, der auf der Oberkante des Unterteils
bzw. den dort vorhandenen Winkeleisen 3 aufliegt. Der Trog ist nach oben mittels
eines Deckels 6 geschlossen. Im Trog befindet sich eine drehbar gelagerte Welle
7,
die im Innern des Trogs weiter unten näher zu erläuternde Förderorgane
II, I2 trägt und mit einem Ende in einem Lager 30 gelagert und über ein Getriebe
31 mit einem Motor 32, z. B. einem elektrischen Motor, gekuppelt ist. An ihrem anderen
Ende ist die Welle 7 in einem Lager 33 im Trog gelagert. Wie aus Fig. I hervorgeht,
ist der Trog schräg gestellt.
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34 ist ein Zufuhrtrichter für das zerkleinerte Material, z. B. Zuckerrübenschnitzel,
woraus der Zuckersaft im Trog I ausgelaugt werden soll. Der Zufuhrtrichter 34 ist
am unteren Ende des Troges angeordnet. Am anderen Ende des Troges ist ein Zufuhrrohr
35 für ein Auslaugmittel, z. B. Wasser, angeordnet sowie ferner ein Ableitungsorgan
36 für das zerkleinerte Material, das, wie unten näher beschrieben, durch den Trog
hindurch im Gegenstrom zu dem durch das Rohr 35 zugeführten Auslaugmittel geleitet
wird.
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Am oberen Ende des Troges ist ein Schacht 37 vorgesehen, der ein
Schöpfrad enthält, das auf an sich bekannte nicht dargestellte Weise das ausgelaugte
Material nach dem Ableitungsorgan 36 hebt.
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Außer an ihren Enden ist die Welle 7 auch in zwischenliegenden Punkten
unterstützt, indem sie im Innern des Troges in Lagern 8 (Fig. 3) die auf Lagerblöcke
g sitzen, die auf dem Boden des Troges abgestützt sind, aufliegen.
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Die Förderorgane I2 bestehen in der gezeigten Ausführungsform aus
mehreren, in der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform drei, auf ein und derselben
Schraubenfläche um die Welle 7 auf verschiedenen Durchmessern dieser Schraubenfläche
verlaufenden Bändern 12. In einem dieser Steigung der Schraubenfläche entsprechenden,
gegenseitigen Abstand sind auf der Welle 7 Naben 10 mit radial gestellten Speichen
II angeordnet, an denen die schraubenlinienförmig verlaufenden Bänder 12 befestigt
sind.
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Der Oberteil 4, 5 ist an den Seiten durch zwei schräggestellte Wände
4 und 5 abgegrenzt, auf deren Oberkante der Deckel 6 aufliegt. Nimmt man an, daß
die Förderorgane I2 mittels des Motors 32 gedreht werden, so wird das in den Trog
eingefüllte Material, das den ganzen, von den Förderorganen 12 beherrschten Durchgangsbereich
des Troges ausfüllt, gegen die Wand 4 in den zwischen dem letzteren und dem Umkreis
des Förderorgans begrenzten Bereich 38 (Fig. 4) geführt, der sich in der Bewegungsrichtung
keilförmig verjüngt.
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Dieser Druck wirkt infolge des Reibungswiderstandes zwischen der
Wand 4 und dem Material der Drehbewegung des Materials mit einer Kraft entgegen,
die um so größer ist, je größer die Zusammenpackung des Materials an der jeweiligen
Stelle des Troges ist.
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Der genannte Druck sichert, daß das Material, das aus der Flüssigkeit
herausgehoben und durch den oberen Teil des Troges geführt wird, restlos in den
von den Förderorganen beherrschten Bereich zurückgezwungen und nach unten mitgeführt
wird, ohne eine Gelegenheit zu finden, im oberen Teil des Troges liegenzubleiben.
Man erhält hierdurch eine regelmäßige Bewegung des von den Förderorganen geförderten
Materials in der Drehrichtung.
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Die Vorschuhbewegung des Materials in der Längsrichtung des Troges
hängt vom Unterschied zwischen der Drehgeschwindigkeit der Förderorgane und der
Geschwindigkeit, mit der das Material in umdrehende Bewegung versetzt wird, ah.
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Der bestimmende Faktor für die Vorschubbewegung des Materials in
der Längsrichtung des Troges ist die Reibung zwischen der Trogwand und dem Material.
Da diese Reibung um so größer wird, je kräftiger das Material in dem von der Förderwand
beherrschten Bereich des Troges zusammengepackt wird, ergibt sich, daß, falls der
Füllungsgrad bzw. die Dichte des Materials von Stelle zu Stelle in der Längsrichtung
des Troges variiert, der Vorschub des Materials in der Längsrichtung des Troges
in solchen Bereichen, wo das Material dichter zusammengepreßt ist als in anderen
Bereichen, beschleunigt wird. Man erreicht dadurch, daß die Materialfüllung und
damit die Dichte des Materials auch über die ganze Länge des Troges einigermaßen
gleichmäßig hält, was von Bedeutung ist, um zu verhindern, daß in dem in der Auslaugflüssigkeit
jeweils befindlichen Teil des Materials mehr oder weniger freie Durchgangsquerschnitte
für die Auslaugflüssigkeit sich bilden können, so daß diese hindurchströmt, ohne
das Material nennenswert auszulaugen, oder aber daß eine so gewaltsame Zusammenpressung
des Materials erfolgt, daß die Lauge nicht mehr mit der vorgesehenen, gewünschten
Geschwindigkeit durch den Trog hindurchströmen kann.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß man auf diese Weise die Auslaugung
derart abstimmen kann, daß man mit einer gegebenen Menge von Auslaugflüssigkeit
je Zeiteinheit einen konzentrierteren Extrakt als bei den bisher bekannten Vorrichtungen
erhält.
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Der gebildete Extrakt wird durch ein Ablaufrohr 39 (Fig. I) abgeleitet.
Die für eine wirksame Durchführung der Auslaugung erforderliche Heizung kann erfindungsgemäß
dem Auslaugtrog dadurch zugeführt werden, daß an einer oder mehreren Stellen durch
ein Rohr 46 (Fig. I und 2) ein Teil des an diesen Stellen schon gebildeten Extraktes
abgenommen und durch eine Pumpe 44 einer Heizvorrichtung 43 zugeleitet wird, worin
der Extrakt in beliebiger, an sich bekannter Weise, z. B. auf elektrischem Wege,
geheizt wird, um danach mittels der Pumpe 44 durch ein Rohr 42 zurück nach dem Trog
geleitet zu werden, und zwar vorzugsweise in den Trogbereich, der ungefähr senkrecht
über der Extraktableitungsstelle liegt.
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Die Schräglage des Troges wird vorzugsweise derart gewählt, daß die
Oberfläche des Auslaugmittels bzw des gebildeten Extraktes im Trog überall in gleicher
Höhe über dem Boden des Troges zu stehen kommt, indem die Schräglage dem im Trog
stattfindenden Zusammenpressen des behandelten Materials angepaßt wird, welches
die Durchflußgeschwindigkeit des Extraktes bestimmt.
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Der Abfall der Oberfläche der Flüssigkeit soll vorzugsweise wenigstens
I: IO betragen, damit der Vorschub des Materials an keiner Stelle eine Gleichstrombewegung
der Auslaugflüsigkeit herbeiführen soll, was einen verringernden Einfluß auf die
Auslaugwirkung haben würde, indem schwächerer Extrakt aus einem höher liegenden
Bereich des Troges dadurch mit stärkerem Extrakt aus einem niedriger liegenden Bereich
des Troges gemischt werden würde.
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Die in Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von
der in Fig. I gezeigten in der Hauptsache nur dadurch, daß der Auslaugtrog aus zwei
seitlich zueinander angeordneten Einzeltrögen I und IOI zusammengesetzt ist, die
unmittelbar aneinandergrenzen und zwischen denen keine Zwischenwand vorhanden ist.
Diese Tröge I und IOI enthalten je eine Anzahl von nach Schraubenl inienflächen
verlaufenden Förderorganen 12 und 112 ähnlicher Ausführung wie in Fig. I bis 4.
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Der größte Durchmesser dieser Förderorgane ist so groß, daß die Teile
dieser Förderorgane 12 und 112 zwischeneinander eingreifen, wodurch eine gute Sicherheit
dagegen geschaffen wird, daß das zerkleinerte Material schlechthin an der Drehbewegung
der Förderorgane teilnimmt, ohne wesentlich in der Längsrichtung des Troges vorgeschoben
zu werden.
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Das Förderorgan I2 ist, wie oben in Verbindung mit Fig. I bis 4 beschrieben,
auf einer Welle 7 montiert, die mit einem Motor 32 (Fig. I) in gleicher Weise, wie
oben beschrieben, gekuppelt ist.
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Das Förderorgan 112 ist mittels einer Nahe 110 und Speichen III an
einer im Trog 101 drehbar gelagerten Welle 107 befestigt, und die beiden Wellen
7 und 107 sind an einem Ende des Troges mittels einer Übersetzung 50, 5I (Fig. 5),
miteinander gekuppelt.
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Das vorliegende Verfahren mit der dazugehörigen Vorrichtung ist nicht
auf das oben beschriebene Auslaugen von Zucker aus Zuckerrüben beschränkt, sondern
kann auch für das Auslaugen anderer Materialien sowohl vegetabilen als auch animalischen
und mineralischen Ursprunges, z. B. in der Arzneiindustrie, oder für das Auslaugen
von Kalisalzen aus gewissen Mineralölen Verwendung finden. Ferner findet die Erfindung
auch Verwendung bei der Extraktion von Geruch- oder Geschmackstoffen aus vegetabilen
Materialien.