DE122671C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines möglichst concentrirten und reinen Saftes aus Zuckerrüben, Zuckerrohr oder anderen zuckerhaltigen Pflanzen. Die bekannten Saftgewinnungsmethoden sind das Prefsverfahren, das Macerations- und das Diffusionsverfahren; alle diese Verfahrensarten stellen sich die Aufgabe, möglichst wenig Zucker in den Rückständen der betreffenden Pflanzen zu belassen und gleichzeitig möglichst reine Zuckersäfte zu gewinnen. Das Prefsverfahren suchte die höchste Zuckerausbeute dadurch zu erreichen, dafs die vom Zuckersaft bereits abgeprefsten Rückstände einer nochmaligen Entzuckerung dadurch unterworfen wurden, dafs man sie mit Wasser aufmaischte und nochmals zur Saftabpressung brachte, oder dafs man die von der ersten Pressung erhaltenen Prefslinge mit entsprechenden Mengen Wasser einer Auslaugung unterwarf. Beide Verfahren hatten den Nachtheil, dafs durch Verwendung grofser Mengen Wasser einerseits stark verdünnte Säfte, gewonnen wurden und andererseits durch die Anwendung erheblicher Mengen Wasser auch schwer lösliche Nichtzuckerstoffe der Pflanzenfaser aufgeschlossen wurden. Aufserdem lieferte dieses Verfahren, weil man zur Abtrennung der Pflanzenfaser Prefstücher oder Metallgewebe zur Abscheidung des Saftes von den Pflanzenbestandtheilen benutzen mufste, eine erhebliche Menge Pflanzenrückstände in dem Safte, welche wieder durch eigene Vorrichtungen aus dem abgeprefsten Safte nur unter grofsen Schwierigkeiten und nur theilweise zur Abscheidung gelangen konnten. Das Prefsverfahren lieferte also einen verhältnifsmäfsig geringen Rückstand an Prefslingen, aber dünnen und nicht genügend reinen Saft, wenn die Prefslinge gut entzuckert sein sollten.

Das Macerationsverfahren verarbeitet Rübenbrei in Extractionsgefäfsen unter allmählicher, systematischer Auslaugung dieses Breies. Auch bei diesem Verfahren wurden unter Anwendung von viel Wasser ziemlich verdünnte Zuckersäfte erhalten, welche aus demselben Grunde, wie beim Prefsverfahren, ziemlich erhebliche Mengen von Pflanzenfasern mit sich führten. Auch hier wurden durch die erheblichen Mengen Wasser sonst schwer lösliche Pflanzenbestandtheile mit in den Saft übergeführt und aufserdem wurde eine viel gröfsere Menge von nassen Rückständen erhalten, als sie das Prefsverfahren lieferte.

Infolgedessen wurde auch dieses Macerationsverfahren ebenso wie das vorher genannte Preis verfahren schon vor vielen Jahren in der Zuckerindustrie aufgegeben und mufste dem heute überall üblichen Diffusionsverfahren weichen.

Das Diffusionsverfahren kann im Gegensatz zu den vorgenannten Verfahren concentrirte Säfte liefern unter gleichzeitiger Erzeugung von Rückständen mit sehr geringem Zuckergehalt. Auch besitzen die Diffusionssäfte nicht mehr die erheblichen Mengen von Pflanzen faserbestandtheilen wie die Säfte der zuerst genannten beiden Verfahren. Es ist aber eine Bedingung des Diffusionsverfahrens, wenn man entsprechend zuckerarme Rück-

stände und stark concentrate Säfte erzielen will, dais der Diffusionsprocefs in solchen Diffusionsbatterien ausgeführt wird, in denen eine lange Reihe von Gefäfsen den Diffusionsvorgang in entsprechend langer Zeit durchführen läfst, oder dais man bei kurzer Diffusionsdauer und einer geringeren Anzahl von Gefäfsen in der Batterie dünnere Säfte erzielt, . wenn man einen gleichen Grad der Entzuckerung der Rückstände erreichen will. Hieraus ergiebt sich, wenn' man schnell diffundiren will, dafs dies nur mit Anwendung einer gröfseren Menge Wasser möglich ist, und wenn concentrirte Säfte erhalten werden sollen, so ist dies nur durch Aufwendung von viel Zeit während des Diffusionsvorganges zu erreichen.

Da bekanntlich in der Zuckerrübe und dem Zuckerrohr Nichtzuckerstoffe vorhanden sind, welche durch die für den Diffusionsproceis angewendeten Wassermengen in Lösung gebracht werden können, und da für diese Lösungsfähigkeit einerseits die Menge dieses Wassers, andererseits die Zeitdauer, in welcher diese Pflanzen der Einwirkung des zugesetzten Wassers während des Extractionsprocesses unterworfen sind, eine Rolle spielt, so mufs naturgemäfs in beiden Fällen für einen gewissen Zuckergehalt in den Rückständen eine gewisse Menge von diesen löslichen Nichtzuckerstoffen in den Saft übergehen. Die Erfahrung hat nun gelehrt, dafs durch den Diffusionsprocefs eine allerdings mechanisch sehr vollkommene Saftgewinnung geschaffen wird, dafs aber die Reinheit der Diffusionssäfte im Vergleich zu einem richtig ausgepreisten Saft nicht besser als letzterer ist.

W'enn man die entzückerten Rückstände des Diffusionsverfahrens zur Abpressung bringt und den so gewonnenen Saft einer gleichen Scheidung mittelst Kalk und Saturation mit Kohlensäure wie den Rübensaft unterwirft, so kann man aus diesem Safte durch Eindampfen Syrupe von hoher Reinheit herstellen, welche sich aber im Gegensatz zu den nach dem Diffusionsverfahren gewonnenen Zuckerfüllmassen dadurch auszeichnen, dafs sie nahezu keine Alkaliasche besitzen. Es ist dies auch erklärlich, da durch den Diffusionsprocefs infolge der langsamen Arbeit und der dünnen Lösung am Ende des Batteriestranges selbstverständlich alle Alkalisalze aus den Rübenrückständen diffundiren mufsten.

Was von den Alkalisalzen gilt, gilt auch in entsprechendem Verhältnifs von den schwer löslichen Nichtzuckerstoffen.

Die in Nachstehendem noch ausführlicher zu behandelnde Erfindung hat Folgendes festgestellt: Wenn man Rübenschnitte bei den für den Diffusionsprocefs üblichen hohen Temperaturen mit" den entsprechenden Concentrationen der Diffusionsflüssigkeit dem Diffusionsprocefs unterwirft, so tritt eine aufserordentlich rasche Diffusion in den oberen Grenzen, d. h. vom Beginn des Diffusionsprocesses bis zur Entzuckerung der Schnitte bis auf etwa 2 pCt. Zuckergehalt ein, während die weitere Diffundirung von da ob bis zu den unteren Grenzen der gebräuchlichen Diffusion eine sehr viel längere Zeit erheischt, immer unter der Voraussetzung, dafs es sich um die Erzielung entsprechend concentrirter Diffusionssäfte handelt.

Daraus geht hervor, dafs man bei dem Diffusionsverfahren in den gebräuchlichen Batterien wegen der unteren Grenzen den ganzen Extractionsprocefs auf eine lange Dauer ausdehnen mufs, und dafs dieser Zeitaufwand nothwendig eine ungünstige Beeinflussung der gewonnenen Säfte zur Folge haben mufs. Berücksichtigt man, dais die Rübendiffusion in den unteren Grenzen der Batterie bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ausgeführt wird und dafs dünne Zuckerlösungen bei mittleren oder niedrigen Temperaturen leicht der Verderbnifs unterworfen sind, so kann man auf den schädlichen Einflufs dieses \"erfahrens mit Recht schliefsen.

Aufser den bereits angeführten ungünstigen Eigenschaften des Diffusionsverfahrens zur Erzielung von reinen Säften tritt noch der Nachtheil hinzu, welchen die grofse Gewichtsmenge der Diffusionsrückstände schafft. Diese grofse Gewichtsmenge von nassen Schnitten des Diffusionsverfahrens bildet einen Uebelstand, welcher eine vollkommene Verwerthung erschwert und besonders in grofsen Betrieben sehr lästig empfunden wird.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die Uebelstände der gekennzeichneten bekannten Preis- und Macerationsverfahren, sowie auch des Diffusionsverfahrens, welches den vorgenannten beiden Verfahren gegenüber aus den dargelegten Gründen als überlegen anzusehen ist. Das neue Verfahren gestattet die Gewinnung von reineren und concentrirteren Diffusionssäften unter gleichzeitiger Vermeidung . der grofsen Menge an nassen Rückständen und gewährleistet die Gewinnung der nach dem üblichen Diffusionsverfahren verloren gehenden Nährstoffe der Rückstände.

Gleichzeitig beseitigt das neue Verfahren die lästigen Abwässer des üblichen Diffusionsverfahrens.

Die Ausführung der Arbeitsweise geschieht in folgender Weise:

Die Rüben, das Rohr oder dergl. werden in bekannten Schneidmaschinen zu Diffusionsschnitzeln zerschnitten und gelangen in den Diffusionsapparat; derselbe kann aus einem oder mehreren zu einer Batterie vereinigten Gefäfsen bestehen. Die Schnitte werden hier nur einem theilweisen Diffusionsprocefs mit

der Diffusionsflüssigkeit des Apparates unterworfen, wodurch nur eine theilweise Entzuckerung eintritt. Sodann werden diese theilweise entzuckerten Schnitte mit der sie in diesem Stadium umgebenden Diffusionsflüssigkeit durch geeignete Zerkleinerungsapparate (Nafsmühlen) einem nassen Zennalmungs- und Zerreibungsprocefs unterworfen, so dafs aus der genannten Diffusionsflüssigkeit und den theilweise extrahirten Schnitten ein homogener (gleichmäfsiger), flüssiger Brei erzeugt wird. Dieser Brei wird durch Pumpen oder gleichwirkende Mittel in geeignete Vorrichtungen (Filter-, Walzen-, Schneckenpressen oder dergl.) gefördert, in denen mittelst hydraulischen oder mechanischen Druckes eine Trennung der zerkleinerten Pflanzenrückstände von der Flüssigkeit stattfinden kann. Der Ablauf der Treiinungsvorrichtung wird dem Diffusionsapparat an dem Ende wieder zugeführt, wo die zuckerärmsten Schnitte sich befinden, und zwar um eine Gewichtsmenge Wasser vermehrt, welche etwa dem Gewicht des ausgeschiedenen Rückstandes im Trennungsapparat gleichkommt. Diese Wassermenge kann entweder den ausgeschiedenen Rückstand auslaugend durchdringen oder dem Diffusionsapparat unmittelbar zugeführt werden. Dieses Wasser hat die Aufgabe, das in dem ausgeschiedenen Rückstande verbleibende Saftgewicht zu ersetzen und die angestrebte theilweise Diffusion in der Diffusionsvorrichtung zu vollziehen.

Während dieser Zurückführung der abgetrennten Diffusionsflüssigkeit zuzüglich des Wasserzusatzes wurden gleichzeitig am zuckerreichen Ende der Diffusionsvorrichtung frische Rüben- oder Rohrschnitte eingebracht, wodurch ein stetiger Kreisproceis geschaffen wird, bei welchem concentrirter Diffusionssaft am zuckerreichen Ende der Diffusionsvorrichtung abfliefst bezw. zum Abziehen gelängt. Die Menge des abgezogenen Saftes entspricht der Menge der eingeführten frischen Schnitte, vermehrt um das am anderen Ende der Vorrichtung mit der abgetrennten Flüssigkeit zugeführte Frischwasser, vermindert indessen um die Menge der abgeschiedenen Rückstände.

Durch den günstigen Naismahlproceis und die nachfolgende Abpressung erhält man etwa 25 pCt. Rückstände; der Zuckerverlust beträgt auf 100 Gewichtstheile Rüben stets weniger als ^J/₂ pCt Zucker, da die ausgeschiedenen Prefslinge stets erheblich unter 2 pCt. Zucker besitzen.

Die bei dem Verfahren einzuhaltenden Temperaturen können die im alten Diffusionsverfahren gebräuchlichen sein, d. h. am zuckerreichen Ende der Diffusionsvorrichtung können hohe Temperaturen angewendet werden, während am zuckerarmen Ende verminderte Temperaturen zur Anwendung gelangen. Der Procefs hat aber ebenfalls einen sehr günstigen Verlauf, wenn an allen Stellen der Diffusionsvorrichtung mit hohen Temperaturen gearbeitet wird.

Bei der auf der Zeichnung als Beispiel behandelten Ausführungsform der Diffusionsvorrichtung ist die Art und Weise, wie die Erwärmung" während des Diffusionsvorganges auszuführen ist, gekennzeichnet.

Die vorstehende Beschreibung des neuen Saftgewinnungsverfahrens zeigt die Benutzung des Diffusionsvorganges nur in seinen oberen Grenzen. Hierdurch wird nach der gegebenen Begründung 1. eine kurze Diffusionsdauer ermöglicht, und 2. wird durch die nasse Zertrümmerung der theilweise entzückerten Diffusionsschnitte und das Abpressen dieses homogenen Breies eine verliältniismäisig sehr kleine Menge Rückstand erhalten und eine kleine Menge Frischwasser für den Diffusionsprocefs benöthigt.

Es werden somit die beiden Hauptübelstände des alten Diffusionsverfahrens, nämlich lange Diffusionsdauer bei wenig Wasser oder grofse Mengen Wasser bei kurzer Diffusionszeit, vollständig vermieden, indem durch die beschriebene Ausführung des Verfahrens eine sehr kurze Diffusionszeit bei Verwendung von sehr kleinen Mengen Wasser unter Erzielung sehr geringer Zuckerverluste und kleiner Rückstandsmengen möglich gemacht ist. Die Zeichnung veranschaulicht als Beispiel und schematisch ohne Rücksicht auf Constructionseinzelheiten, welche eine mannigfache Aenderung erfahren können, eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Fig. ι ist ein Verticalschnitt durch den Apparat,

Fig. 2 ein Horizontalschnitt durch das untere Ende des Diffusionsbehälters in gröiserem Mafsstabe.

Die zu entzuckernden Rüben, Zuckerrohr oder dergl. werden in einer Schneidmaschine 1 bekannter Einrichtung zerkleinert bezw. in Schnitte verwandelt, wie sie für das bekannte Diffusionsverfahren hergestellt werden. Diese Schnitte gelangen in das obere Ende eines bei dem dargestellten Beispiel rohrförmigen Diffusionsbehälters 2 und erfüllen diesen als Säule, in welcher die diffundirende Flüssigkeit einen gewissen Stand hat. An das untere Ende des Rohres 2 schliefst das Gehäuse 3 einer geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung (Nafsmühle) an, welche nach der beispielsweisen Darstellung als Mühle mit einem festen und einem sich drehenden Ringe aus Hartgufs besteht, zwischen denen die theilweise diffundirten Schnitte mit der sie in diesem Stadium umgebenden diffundirenden Flüssig"-

keit zu einem homogenen Brei vermählen werden. An das untere Ende des Mühlengehäuses schliefst eine Rohrleitung 4 an, durch welche mittelst einer geeigneten doppeltwirkenden Pumpe 5 oder dergl. der Brei abgezogen wird, urn durch die Druckleitung 6 ■ einer Vorrichtung 7 zum Abtrennen der Flüssigkeit von den festen Rückständen, z. B. einer Filterpresse oder anderen geeigneten Vorrichtung, zugeführt zu werden. Die festen abgepreisten Rückstände werden in ein geeignetes Gefäfs 8 entleert, während die aus der Abtrennvorrichtung durch deii Ablauf 9 tretenden flüssigen Antheile des Breies durch ein Rohr 10 am unteren Ende des Rohres 2 bezw. oben in das Mühlengehäuse 3 der Diffusion wieder zugeführt werden. In der Höhe des Wasserstandes der Diffusionsflüssigkeit in dem Rohre 2 ist ein Ring 11 zur Bildung eines Ringraumes angeordnet, dessen innere, durch das Rohr 2 gebildete Wand mit Löchern oder Schlitzen versehen ist, so dafs aus dem Rohr 2 nur Flüssigkeit bezw. Saft austritt, welcher in ein mit Ablafs versehenes Mefsgefäis 12 abgelassen werden kann.

. Ein Behälter 13 für Wasser ist durch ein ab-, sperrbares Rohr 14 mit der Abtrennvorrichtung 7 verbunden und gestattet auch durch ein Rohr 15 die Abgabe von Wasser (zur Verdünnung des Ablaufes der Vorrichtung 7) unmittelbar an das Rückleitungsrohr 10.

Die geregelte Abgabe der Schnitte nach ihrer theilweisen Diffundirung an die Zerkleinerungsvorrichtung wird durch die rostartig in einander greifenden Arme 18 zweier angetriebener Wellen 16, 17 gesichert, wobei die Arme einerseits das freie Herabfallen der Schnitte in die Mühle verhindern, andererseits ein Festsetzen der Säule in dem Rohre 2 ausschliefsen. Ueber dem Niveau der Diffusionsflüssigkeit lastet auf der Säule der Schnitte eine von Diffusionsflüssigkeit nicht durchsetzte Säule, welche das regelniäisige Vorschieben der Säule in dem Rohre 2 veranlafst. An den von dem Ringe 11 gebildeten, die übergetretene Flüssigkeit aufnehmenden Ringraum schliefst unten eine Rohrleitung 19 an, in welche eine Flügelpumpe 20 oder dergl. und eine geeignete Erhitzungsvorrichtung (z. B. Röhrenheizvorrichtung) 21 eingeschaltet ist. Es wird infolge dieser Einrichtung die Flüssigkeit durch die Pumpe 20 abgesaugt, durch die Erhitzungsvorrichtung 21 gedrückt und durch ein Rohr 22 oben in das Diffusionsrohr 2 zurückgeführt, so dafs die frisch zugeführten Schnitte mit der heifsen Flüssigkeit in Berührung kommen. Um ein regelmäfsiges Arbeiten der Zerkleinerungsvorrichtung zu sichern, empfiehlt es sich, das Druckrohr 6 der Pumpe S durch ein Rohr 23 mit dem Gehäuse 3 zu verbinden. Nach Oeffnen des Hahnes in dem Rohre 23 wird abgedrückter flüssiger Brei der Zerkleinerungsvorrichtung unter Druck zugeführt und auf diese Weise ein Verpacken der Mahlkörper verhindert.

Die durch das Diffusionsrohr 2 hergestellte diffundirende Flüssigkeitssäule soll etwa 4 m Höhe erreichen; es kann diese Höhe indessen auch beliebig höher gehalten werden. Es richtet sich diese nach der Grenze des Zuckergehaltes, mit welchem man die Rückstände fortgeben will. Die über dem Flüssigkeitsstande im. Rohre 2 angesammelte Menge frischer Schnitte, welche dem Diffusionspröcefs zugeführt wird, kann etwa 1 m den Flüssigkeitsstand überragen; es ist indessen auch eine beliebig höhere Anhäufung möglich. Das Wasser.aus dem Behälter 13 kann mit indirectem oder directem Dampf angewärmt zur Verwendung gelangen; ebenso kann der durch das Rohr 10 in die Diffusionsvorrichtung zurückgeführte Ablauf der Trennungsvorrichtung 7 im Rohre 10 selbst oder an einer anderen Stelle mit direct eingelassenem Dampf oder auf indirecte Weise angewärmt werden.

Claims (6)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben, Zuckerrohr oder anderen zuckerhaltigen Pflanzen durch Diffusion, dadurch gekennzeichnet, dafs die zerkleinerten Pflanzen nach theilweiser Diffusion mit der sie umgebenden Diffusionsflüssigkeit durch eine an die Diffusionsvorrichtung anschliefsende Zerkleinerungsvorrichtung zu einem Brei zerkleinert werden und aus diesem Brei durch eine Prefsvorrichtung (Filterpresse, Walzenpresse u. s. w.) zuckerhaltige Flüssigkeit abgeschieden wird, welche als Vor- oder Nachlauf oder zusammen mit einer dem ausgepreisten Rückstande entsprechenden oder geringeren Wassermenge wieder in die Diffusionsvorrichtung zurückkehrt.

2. Zur Ausführung des unter 1. genannten Verfahrens eine Diffusionsvorrichtung, gekennzeichnet durch die Verbindung . des Behälters (2) zur Aufnahme der zu diffundirenden Schnitte mit einer die Zerkleinerung der theilweise diffundirten Schnitte und der sie umgebenden Flüssigkeit zu einem Brei veranlassenden Vorrichtung (3), sowie einer Pumpe (5) oder dergl. zwecks Förderung des Breies nach einer Prefsvorrichtung (Filterpresse, Walzenoder Schraubenpresse).

3. An der Vorrichtung nach Anspruch 2 die Einrichtung,. wonach durch Einschaltung am Einführungsende für die Schnitte einer Erhitzungsvorrichtung (21) und Pumpe (20) oder dergl. zur Circulation der Diffu-

sionsflüssigkeit die frischen Schnitte in erwärmtem Zustande der Diffusion unterworfen werden.

4. An der Vorrichtung nach Anspruch 2 die Einrichtung, wonach durch die Belastung der Schnitzelsäule in der Diffusionsvorrichtung (2) durch die über dem Flüssigkeitsspiegel angesammelten frischen Schnitte ein Hochtreiben der zu diffundirenden Schnitte durch die verdrängende diffundirende Flüssigkeit verhindert und ein Nachdrängen der Schnitte nach abwärts in der Diffusionsvorrichtung bewirkt wird.

5. An der unter 2. genannten Vorrichtung die Anordnung rostartig in einander greifender, drehbarer Arme (18) am Austrittsende des Diffusionsbehälters (2) zur Sicherung einer geregelten Zuführung der Schnitte zu der Zerkleinerungsvorrichtung.

6. An der unter 2. genannten Vorrichtung die Anordnung eines Rohres (23) zur Verbindung der Zerkleinerungsvorrichtung (3) und der Druckleitung (6) der Pumpe (5), um die geregelte Arbeit der Zerkleinerungsvorrichtung durch Zurückdrücken von flüssigem Brei in dieselbe zu sichern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.