DE19837958C1

DE19837958C1 - Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr

Info

Publication number: DE19837958C1
Application number: DE19837958A
Authority: DE
Inventors: Erwin Farwick
Original assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Current assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-08-22
Also published as: ZA994579B; AU4236699A; AU760450B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr, das mit etwa Umgebungstemperatur angeliefert wird und nach seiner Zerkleinerung eine Diffuseur durchläuft und hierbei für die Extraktion auf etwa 75 DEG C angewärmt wird, indem am Ende des Diffuseurs auf das sich stromabwärts bewegende Bett aus zerkleinertem Zuckerrohr etwa 75 DEG C warmes Imbibitionswasser aufgegeben wird, das nach seinem unteren Austritt in die stromaufwärts liegende Perkolationsstufe gepumpt wird und dort wiederum das genannte Bett durchläuft, wobei sich dieser Vorgang mehrfach wiederholt, bis der zwischenzeitlich immer mehr mit Saccharose angereicherte und mehrfach zwischenerwärmte Zirkulationssaft den Diffuseuranfang erreicht, als Rohsaft einen Reinigungsprozeß durchläuft und anschließend durch mehrstufige Eindampfung in Dicksaft überführt wird, der dann einer Kristallisationsstation zugeführt wird. Zur Einsparung von Energie wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Zirkulationssaft nach seiner letztmaligen Zwischenerwärmung noch eine oder mehrere Perkolationsstufen durchläuft, wodurch ein möglichst weitgehender Wärmeaustausch zwischen dem Zirkulationssaft und dem den Bettanfang bildenden zerkleinerten Zuckerrohr erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr, das mit etwa Umgebungstemperatur angeliefert wird und nach seiner Zerkleinerung einen Diffuseur durchläuft und hierbei für die Extraktion auf etwa 75°C angewärmt wird, indem am Ende des Diffuseurs auf das sich stromabwärts bewegende Bett aus zerkleinertem Zuckerrohr etwa 75°C warmes Imbibitions wasser aufgegeben wird, das nach seinem unteren Austritt in die stromaufwärts liegende Perkolationsstufe gepumpt wird und dort wiederum das genannte Bett durchläuft, wobei sich dieser Vorgang mehrfach wiederholt, bis der zwischenzeitlich immer mehr mit Saccharose angereicherte und mehrfach zwischenerwärmte Zirkula tionssaft den Diffuseuranfang erreicht, als Rohsaft einen Reini gungsprozeß durchläuft und anschließend durch mehrstufige Ein dampfung in Dicksaft überführt wird, der dann einer Kristallisa tionsstation zugeführt wird.

Dieses Verfahren wird weltweit so durchgeführt, daß die letzte Zwischenerwärmung des Zirkulationssaftes vor seinem Durchlauf durch die letzte Perkolationsstufe erfolgt. Der Rohsaft verläßt dann den Diffuseur mit einer Temperatur von etwa 60°C-75°C.

Das eingangs beschriebene Verfahren ist offenbart im "HANDBOOK OF CANE SUGAR ENGINEERING" E. HUGOT, 3. Auflage, ELSEVIER, 1986, S. 359-398.

Zum allgemeinen Stand der Technik kann noch die DE-AS 15 67 245 genannt werden, der sich eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Auslaugen von zerkleinertem Zuckerrohr entnehmen läßt.

Die DE-AS 15 67 272 offenbart die Verwendung einer Gegenstrom extraktionsvorrichtung zur Gewinnung von Zuckersaft aus Zucker rohr. Vorgesehen sind eine Transportvorrichtung in Form eines Endloskettenförderers, ein ortsfestes Sieb, darunter angeordnete Tanks, über der Schicht des Extraktionsgutes angeordnete Ver teileinrichtungen für Extraktionsflüssigkeit, die durch Pumpen mit dem jeweils in Förderrinne folgenden Tank verbunden sind, ein Tank und eine Pumpe zum Sammeln und Ableiten der gesättigten Extraktionsflüssigkeit sowie Vorrichtungen zur Begrenzung der Schichthöhe des Gutes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs be schriebenen Verfahren den Energiehaushalt zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zir kulationssaft nach seiner letztmaligen Zwischenerwärmung noch eine oder mehrere Perkolationsstufen durchläuft, wodurch ein möglichst weitgehender Wärmeaustausch zwischen dem Zirkulations saft und dem den Bettanfang bildenden zerkleinerten Zuckerrohr erfolgt.

Bei einem an sich angestrebten, nahezu vollkommenen Wärmeaus tausch würde je nach Massenverhältnis von zerkleinertem Zucker rohr zu Perkolationssaft entweder der Saft die Temperatur des Zuckerrohrs oder aber das Zuckerrohr die Temperatur des Saftes annehmen. Im Idealfall, bei dem die Wärmeabgabefähigkeit des Saftes der Wärmeaufnahmefähigkeit des Zuckerrohres aufgrund des Massenverhältnisses entspricht, kühlt sich der Saft auf die Tem peratur des zugeführten Zuckerrohres ab, und das Zuckerrohr er reicht die Temperatur des Saftes. Theoretisch wäre dann eine Rohsafttemperatur von 25°C möglich, wenn das Zuckerrohr mit 25°C zugeführt wird. Um eine möglichst hohe Zuckerausbeute zu erhal ten, werden in der Praxis Diffuseure aber meist mit größeren Rohsaftmengen betrieben als dem vorstehend genannten idealen Massenverhältnis für den Wärmeaustausch entspricht.

Die Temperatur des den Diffuseur verlassenden Rohsaftes hängt somit unmittelbar von der Temperatur des zugeführten Zuckerroh res ab und liegt immer über der Zuckerrohrtemperatur. Bei Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird man eine Tempera turdifferenz zwischen Zuckerrohr und Rohsaft von 5 bis 17 K er warten können.

Zur Energieeinsparung ist es vorteilhaft, wenn der den Diffuseur verlassende Rohsaft mit Brüden aus der letzten Stufe der Ein dampfung angewärmt wird. Ferner kann es hierbei zweckmäßig sein, wenn ein Wärmeaustausch zwischen Rohsaft und Kondensat aus der Verdampfstation stattfindet, und daß das Kondensat im Gegenstrom annähernd auf die Eintrittstemperatur des Rohsaftes abgekühlt wird und ferner, wenn zur Anwärmung des Rohsaftes auch der Brü den aus der Kristallisationsstufe verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird somit am Anfang des Diffuseurs ein gegen über dem Stand der Technik erheblich höherer Wärmeaustausch zwi schen dem Zirkulationssaft und dem zerkleinerten Zuckerrohr vor genommen. Im Vergleich zu den herkömmlich durchgeführten Verfah ren verläßt daher der Rohsaft den Diffuseur relativ kalt (z. B. mit einer Temperatur von etwa 35°C bei einer Zuckerrohrtempera tur von 25°C). Dadurch kann erfindungsgemäß für die vor der Saftreinigung erforderliche Anwärmung des Rohsaftes auf z. B. 75°C Energie mit tieferer Temperatur genutzt werden, die sonst ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. Dieser im gesamten Wärmehaushalt vorgenommene Austausch bietet somit wärmetechnisch große Vorteile. So können ohne den erfindungsgemäßen Wärmeaus tausch bei den herkömmlichen Verfahren unter Einsatz von Diffu seuren der üblicherweise eine Temperatur von 45-75°C aufwei sende Brüden aus der letzten Stufe der Verdampfungsstation eben sowenig genutzt werden wie das in der Größenordnung von 60°C liegende Kondensat oder der üblicherweise bei 45-60°C liegende Brüden aus der Kristallisation.

Wird hingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur der letzten Stufe der Verdampfstation im Rahmen der technologi schen Möglichkeiten (Temperaturempfindlichkeit des konzentrier ten Saftes) zweckmäßig gewählt, kann der Brüden aus dieser Stufe vollständig genutzt werden. Es entsteht somit kein Verlust im Kondensator.

Im übrigen hängen Form und Umfang der drei erfindungsgemäßen, vorstehend aufgezeigten Möglichkeiten zur Nutzung von Abfallwär me von zahlreichen Randbedingungen in der Zuckerfabrik ab. Das Optimum muß daher im Einzelfall ermittelt werden. Voraussetzung hierfür ist aber in jedem Fall die erfindungsgemäß vorgesehene Verlängerung des Diffuseurs um eine oder mehrere Perkolations stufen am Diffuseuranfang, um dort den beanspruchten Wärmeaus tausch durchführen zu können, der zu einer größeren Erwärmung des zerkleinerten Zuckerrohrs am Anfang des Diffuseurs und zu einer entsprechenden Herabsetzung der Temperatur des den Diffu seur verlassenden Rohsaftes führt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.

In der Zeichnung sind einerseits der Stand der Technik und ande rerseits eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfin dung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 - als Stand der Technik in schematischer Darstel lung in Seitenansicht einen Diffuseur;

Fig. 2 - als Stand der Technik in schaubildlicher Darstel lung einen Ausschnitt aus dem Verfahren zur Ge winnung von Zucker aus Zuckerrohr;

Fig. 3 - den wesentlichen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 - einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Ver fahrensablauf in einer Darstellung gemäß Fig. 2;

Fig. 5 - eine Gegenüberstellung des Wärmehaushaltes Stand der Technik/Erfindung und

Fig. 6 - in einer Darstellung gemäß Fig. 4 einen Über blick über das Gesamtverfahren zur Gewinnung von Zucker.

Fig. 1 zeigt als Stand der Technik das herkömmliche Extrak tionsverfahren zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr. Darge stellt ist ein Diffuseur 1, dem über ein Band 2 zerkleinertes Zuckerrohr zugeführt wird, das von dem Band 2 kontinuierlich auf einen Transporteur des Diffuseurs 1 abgeworfen wird, wo es ein Bett 3 bildet, das kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 4 zum Ende des Diffuseurs transportiert wird. Dort wirkt auf das Bett 3 eine obere Druckwalze 5. Von einer Abwurfeinrichtung 6 wird dann die Bagasse auf ein Abförderband 7 abgeworfen.

Am Ende des Diffuseurs 1 wird auf das sich stromabwärts bewegen de Bett 3 etwa 75°C warmes Frischwasser (Imbibitionswasser) auf gegeben, das nach seinem unteren Austritt 8 über eine Pumpe 9 in die stromaufwärts liegende Perkolationsstufe 10 gepumpt wird und dort wiederum das genannte Bett 3 durchläuft. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrfach, bis der zwischenzeitlich immer mehr mit Saccharose angereicherte und mehrfach zwischenerwärmte Zir kulationssaft den Diffuseuranfang erreicht und als Rohsaft einen in Fig. 1 nicht näher dargestellten Reinigungsprozeß durch läuft.

Vor dem Eintritt in die letzte Perkolationsstufe 10 (Anfang des Diffuseurs 1) wird der Zirkulationssaft durch einen Zwischener hitzer 11 auf z. B. 90°C angewärmt. Durch Wärmeabgabe beim Durch strömen der letzten Perkolationsstufe 10 an die dort aufgegebe nen Zuckerrohrschnitzel verläßt der Zirkulationssaft den Diffu seur 1 als Rohsaft mit einer Temperatur von z. B. 75°C.

Fig. 2 zeigt als Stand der Technik die weitere Aufbereitung des Rohsaftes, der gemäß Fig. 1 den Diffuseur 1 mit einer Tempera tur von z. B. 75°C verläßt. Bei "12" ist der Energiebetrag ange geben, der der Extraktion über den Wärmer zugeführt wird. Ange geben ist eine Erwärmung des Zirkulationssaftes von z. B. 75°C auf z. B. etwa 90°C. Die angewärmte Saftmenge beträgt 300 kg je 100 kg Zuckerrohr. Die erforderliche Dampfzufuhr 13a beträgt 7,37 kg je 100 kg Rohr.

Nachdem der Rohsaft eine Kalkung und Filtration durchlaufen hat, wird er als Klarsaft in einer mehrstufigen Eindampfung 13 zu Dicksaft aufbereitet. Unterhalb der einzelnen Eindampfstufen sind Kondensatbehälter 14 angedeutet. Eingezeichnet sind ferner eine Kristallisation 15 und zweimal eine Kondensation 16.

Fig. 3 zeigt eine Anlage gemäß Fig. 1, jedoch mit dem Unter schied, daß der letzte Zwischenerhitzer 11 der drittletzten Per kolationsstufe 10 vorgeschaltet ist. Der in diesem Zwischener hitzer 11 auf z. B. 76,3°C erwärmte Zirkulationssaft durchströmt anschließend noch drei Perkolationsstufen 10, wo er einen Teil seiner Wärme an die Zuckerrohrschnitzel abgibt und als Rohsaft mit einer Temperatur von z. B. 40°C den Diffuseur 1 verläßt.

Fig. 4 entspricht der Fig. 2, zeigt aber die erfindungsgemäß vorgesehene Änderung: Bei "12" ist wiederum der Energiebetrag eingetragen, der der Extraktion über den Wärmer zugeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel ist zum Schluß eine Zwischenerwär mung des Zirkulationssaftes von 74,3°C auf 76,3°C vorgesehen. Der Rohsaft verläßt den Diffuseur mit einer Temperatur von 40,0°C. Benötigt werden hier 125 kg angewärmte Saftmenge je 100 kg Rohr. Die erforderliche Dampfzufuhr 13a beträgt 0,42 kg je 100 kg Rohr. Diese Zahlen verdeutlichen im Vergleich zu den entsprechenden Angaben in Fig. 2 die erfindungsgemäß vorgenom mene Verlagerung des Energiebedarfs. Die Zahlen kennzeichnen auch das Potential für die mögliche Energieeinsparung. Aller dings ist es in der Praxis nicht möglich, die sich bei den in den Fig. 2 und 4 dargestellten Beispielen ergebende Differenz von 7,37 - 0,42 = 6,95 kg Dampf/100 kg Rohr vollständig durch "Abfallwärme" aufzubringen. Das beispielhaft dargestellte Poten tial hängt ab u. a. von der Temperatur des Zuckerrohrs und von seinem Fibergehalt. Das Potential wird kleiner, wenn Temperatur und/oder Fibergehalt steigen und umgekehrt.

Fig. 5 verdeutlicht die erfindungsgemäß vorgesehene Verlagerung des Energiebedarfs durch Gegenüberstellung des Energiehaushaltes im Stand der Technik (obere Darstellung), der in der unteren Darstellung der Fig. 5 der erfindungsgemäße Energiehaushalt gegenübergestellt ist.

Fig. 6 läßt für das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung die wesentlichen Verfahrensstationen zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr erkennen, wobei die jeweiligen Tempe raturen für den Zirkulationssaft, für den Rohsaft, den gekalkten Saft und den Klarsaft angegeben sind. Gegenüber Fig. 4 zusätz lich eingezeichnet sind ferner die bereits vorstehend erwähnte Kalkung 17, die dieser nachgeschaltete, ebenfalls bereits vor stehend erwähnte Filtration 18, eine Kristallisation 19 sowie eine dieser nachgeschaltete Zentrifugenstation 20.

In Übereinstimmung mit Fig. 4 ist die Erwärmung des mit einer Temperatur von 40°C vom Diffuseur kommenden Rohsaftes auf eine Eintrittstemperatur in die Kalkung 17 von 75°C erkennbar. Der erste Wärmetauscher wird mit dem Brüden aus der Kristallisation 19 beschickt, der zweite Wärmetauscher mit dem Kondensat aus der letzten Eindampfstufe, der dritte Wärmetauscher mit dem Brüden aus der letzten Eindampfstufe und der vierte Wärmetauscher mit dem Brüden aus der vorletzten Eindampfstufe.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr, das mit etwa Umgebungstemperatur angeliefert wird und nach seiner Zerkleinerung einen Diffuseur durchläuft und hierbei für die Extraktion auf etwa 75°C angewärmt wird, indem am Ende des Diffuseurs auf das sich stromabwärts bewegende Bett aus zerkleinertem Zuckerrohr etwa 75°C warmes Imbibitionswasser aufgegeben wird, das nach seinem unteren Austritt in die stromaufwärts liegende Perkolationsstufe gepumpt wird und dort wiederum das genannte Bett durchläuft, wobei sich die ser Vorgang mehrfach wiederholt, bis der zwischenzeitlich immer mehr mit Saccharose angereicherte und mehrfach zwi schenerwärmte Zirkulationssaft den Diffuseuranfang er reicht, als Rohsaft einen Reinigungsprozeß durchläuft und anschließend durch mehrstufige Eindampfung in Dicksaft überführt wird, der dann einer Kristallisationsstation zu geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkulations saft nach seiner letztmaligen Zwischenerwärmung noch eine oder mehrere Perkolationsstufen durchläuft, wodurch ein möglichst weitgehender Wärmeaustausch zwischen dem Zirkula tionssaft und dem den Bettanfang bildenden zerkleinerten Zuckerrohr erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Diffuseur verlassende Rohsaft mit Brüden aus der letz ten Stufe der Eindampfung angewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeaustausch zwischen Rohsaft und Kondensat aus der Verdampfstation stattfindet, und daß das Kondensat im Gegenstrom annähernd auf die Eintrittstemperatur des Roh saftes abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß zur Anwärmung des Rohsaftes auch der Brüden aus der Kristallisationsstufe verwendet wird.