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Verfahren und Vorrichtung zum Entfärben von Zuckerlösungen Bisher
benutzte man in Zuckerraffinerien zur Entfärbung der Raffinadeklären oder Sirupe
Knochenkohlefilter, die bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser eine große Höhe
von etwa 5 bis ro m hatten. Diese Höhe eigab sich aus der erforderlichen Berührungszeit
zwischen Knochenkohle und Kläre bei einmaligem Durchgang der letzteren durch das
Filter. Infolgedessen ergibt sich daraus auch eine sehr geringe Durchlaufgeschwindigkeit,
so daß die Flüssigkeit im Filter nur sehr langsam wechselt und das Filter sich langsam
verbraucht. Infolgedessen ist für eine derartige Kläranlage eine verhältnismäßig
große Anzahl von Filtern erforderlich, und es muß eine große Menge Kohle zum Betrieb
der Filter bereit gehalten werden.
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Ein weiterer Nachteil der Knochenkohlefilter besteht darin, daß nach
den bisherigen Arbeitsweisen die Wiederbelebung der Knochenkohle -durch Entfernung
der bei der Filtration anhaftenden Stoffe, wie Kalk und organische Nichtzuckerstoffe,
sehr umständlich ist und eine Reihe von Einrichtungen erfordert, die auch eine Ortsveränderung
der Kohle notwendig machen. Bisher wurde die Kohle im Filter selbst abgesüßt, dann
mit Säurewasser behandelt, in einer umlaufenden Waschmaschine gewaschen und im Dämpfer
gedämpft. Hierauf wurde die Kohle durch Abgase .auf Ofendarren getrocknet und zum
Schluß im Glühofen von den restlichen organischen Substanzen befreit, um dann noch
gekühlt zu werden. Bei dieser Behandlung mußte also die Kohle wiederholt von einer
Arbeitsstelle zur anderen befördert werden, wodurch Abreibverluste entstehen. Es
sind demnach nicht nur die Anschaffungskosten der Wiederbelebungsanlage durch die
umfangreiche Apparatur sehr hoch, sondern die Anlage ist auch durch die andauernde
Ergänzung der Kohlenverluste sehr kostspielig.
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Man hat daher schon versucht, die Kohle im Filter selbst chemisch
wieder zu beleben, aber die Versuche haben praktisch keinen großen Erfolg wegen
der hohen Kohlenschicht und wegen des einmaligen Durchgangs der Flüssigkeiten durch
diese Schicht gezeigt. Es ist an sich bekannt, Filter zu reinigen, indem man durch
die Filter, bei denen die zu reinigende Flüssigkeit die Filterschichten durchströmt,
eine Reinigungsflüssigkeit durch eine besondere, durch eine Pumpe gespeiste Leitung
durch die Filtermasse hindurchschickt. Das genügte beispielsweise bei der Reinigung
von Wasserfiltern, bei denen man sich auf eine derartige mechanische Reinigung beschränkte.
Bei der Regenerierung von Knochenkohle sind aber noch eine Reihe von anderen Maßnahmen,
wie vorstehend beschrieben, vorzunehmen, um eine vollständige Regenerierung der
Knochenkohle durchzuführen.
Die Erfindung geht nun von dem Gedanken
aus, die Einrichtung für die Entfärbung und Filtration der Säfte, also das Filter
so auszugestalten, daß auch gleichzeitig die volle Wiederbelebung der Knochenkohle
bis zur Endbelebung in einem und demselben Gefäß durchgeführt werden kann. Das ist
aber nur dann möglich, wenn man von der bisher üblichen hohen Filterschicht von
5 bis 9 m Abstand nimmt und ein Filter wählt mit niedrigerer Schichthöhe. Dafür
wird dann die zu entfärbende Flüssigkeit und auch die für die chemische Wiederbelebung
erforderliche Wasser nicht einmal, sondern oftmals durch die Filterschicht geschickt,
d. h. durch eine Pumpe, Injektor o. dgl. in einem ständigen Kreislauf erhalten.
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Die Filterschicht wird also hierdurch verhältnismäßig niedrig, etwa
5oo bis 700 mm, und die Filterfläche wird groß gewählt, um einerseits die
Entfärbungskraft der Kohle durch den Umlauf großer Mengen zu entfärbenden Saftes
möglichst schnell zu verbrauchen und um andererseits durch möglichst großen Umlauf
von Flüssigkeit die Wiederbelebung der Kohle schnell herbeizuführen. Hierdurch wird
also die Anzahl der Entfärbungsgefäße verringert, die besonderen Einrichtungen der
Regenerieranlage fallen vollkommen fort, und die Kohlenmenge für die Aufrechterhaltung
des Betriebes wird wesentlich vermindert.
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Ferner kann bei Anwendung einer dünnen Kohlenschicht mit größerer
Durchlässigkeit mit dickeren Lösungen gearbeitet werden. Auch kann man eine feinkörnigere
Kohle, die ein stärkeres Entfärbungsvermögen besitzt als bei der hohen Filterschicht,
verwenden.
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Wenn nun die Knochenkohle nur entfärbend und nicht filtrierend wirken
soll, so kann man in dem Apparat ein Rührwerk oder eine andere Vorrichtung vorsehen,
durch welche die Kohle schwimmend erhalten wird.
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Um nun in dem Kohlenfilter die Knochenkohle, nachdem sie unwirksam
geworden ist, wieder zu regenerieren, wird in folgender Weise gearbeitet: Die Kohle
wird im Filter selbst abgesüßt, gesäuert und gewaschen, wozu die erforderlichen
Leitungen am Filter angebracht sind. Die Flüssigkeiten werden hierbei durch dieselbe
Pumpe, welche die Sirupe umwälzt, so 'lange durch die Filterschicht gefördert, wie
dies der Arbeitsgang erfordert. Hierauf folgt die Trocknung der Kohle durch überhitzten
Dampf, der die Kohlenschicht von oben nach unten durchdringt, sich dabei sättigt,
indem er das in der Kohle enthaltene Wasser aufnimmt.
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Nach Beendigung der Trocknung wird weiterhin überhitzter Dampf zugeführt,
bis die Kohle die Temperatur des überhitzten Dampfes, etwa 40o bis 45o° bei a bis
2,5 atü, annimmt. Die Kohle wird also ebensoweit erhitzt wie in den üblichen Glühöfen,
und die restlichen organischen Substanzen werden zerstört.
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Der zum Trocknen und Erhitzen der Kohle erforderliche Dampf verbläst
gesättigt oder noch überhitzt unter einem Druck von 1,5 bis z atü das Filter. Nach
Beendigung dieses Prozesses wird die Kohle durch Einführen von kaltem Wasser in
das Filter abgekühlt, und numehr ist das Filter wieder betriebsfähig.
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Der beim Abkühlen der Kohle entstehende Dampf wird unter einem Druck
von 1,5 bis atü aus dem Filter abgeführt. Der für die Trocknung und Wiederbelebung
aufgewendete überhitzte Dampf stellt keinen Betriebsverlust dar,- sondern kann als
gesättigter Dampf, z. B. als Kochdampf, nach entsprechender Reinigung weiter Verwendung
finden. Auch hierdurch wird der Wärmeverbrauch für die Wiederbelebung der Kohle
gegenüber den bekannten Verfahren ganz erheblich vermindert.
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Demnach können sämtliche Vorgänge mit der Kohle, wie Filtrieren oder
Entfärben, Absüßen, Säurebehandlung, Auswaschen, Trocknen und die Endwiederbelebung
durch Erhitzen im Filter selbst vorgenommen werden. Die Kohle bleibt also dauernd
im Filter, und der mechanische Transport zwischen den einzelnen Stationen fällt
fort.
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Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
schematisch dargestellt.
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Die Kohle wird in den Entfärbungsapparat c beispielsweise mittels
des Hängebahnwagens b eingetragen und auf der Siebfläche d verteilt, so daß sich
die Kohlenschicht a von etwa 5oo bis 700 mm Höhe bildet. Hierauf wird das
Gefäß geschlossen und numehr Affinadekläre oder Sirup durch das Ventil e eingefüllt.
Darauf wird die Flüssigkeit durch die Zirkulationspumpe f so lange umgepumpt und
in das Entfärbungsgefäß zurückbefördert, bis der gewünschte Grad der Entfärbung
erreicht ist.
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Hierauf wird das Ventil g geschlossen und das Ventil h geöffnet und
die Flüssigkeit durch die gleiche Pumpe f in den Sammelbehälter i befördert.
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Das Entfärbungsgefäß wird dann mit frischer Affinadekläre oder Sirup
durch das Ventil e 'gefüllt und der Entfärbungsvorgang so lange wiederholt, bis
die Kohle ihre Entfärbungskraft eingebüßt hat. Durch Zugabe von heißem Wasser durch
das Ventil k wird zunächst mittels Zirkulation durch die Pumpe f die Absüßung vorgenommen.
Hierbei wird auch der Wasserverbrauch möglichst gering
gehalten.
Durch Schließen des Ventils g und öffnen des Ventils L wird das Absüßwasser zum
Schluß in den Behälter m geleitet. Die Zugabe von gesäuertem Wasser für die chemische
Wiederbelebung geschieht hierauf durch öffnen des Ventils p und erfolgt ebenfalls
durch Umpumpen. Nach dem Säuern kann mit reinem Wasser in der gleichen Weise weitergewaschen
werden. Das Abwasser wird in den Kanal q abgelassen.
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Dann wird überhitzter Dampf durch das Ventil r eingelassen und der
Dampf durch die Leitung s mit Rückschlagventil t abgeführt.
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Ist die Erhitzung der Kohle beendet, so wird durch das Ventil u Kühlwasser
zum Abkühlen der Kohle beigegeben. Das erwärmte Wasser wird dem Behälter v zugeführt,
von dem es durch die Pumpe zu zur nächsten Verwendungsstelle weitergefördert wird.
Der beim Kühlen der Kohle entstehende Dampf wird durch das Ventil x in die Leitung
x1 geführt. Zum Entwässern der Dampfleitung s dient der Kondenstopf y1.
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Zur Entfernung der mitgeführten kleinen Kohlenteilchen aus der Kläre
dient das Filzfilter n, von wo die Kläre durch die Förderpumpe o zur Kochstation
geführt wird.