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Abscheideverfahren sowie Zentrifugalabscheider und Entsafter Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herausfiltern fester und halbfester
Bestandteile aus einem zähflüssigen Brei sowie auf einen Zentrifugalabscheiber,
der nach diesem Verfahren arbeitet. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen
Entsafter zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Brei aus zerraspelten Früchten
oder zerraspeltem Gemüse mit Hilfe einer dem Brei aufgeprägten Zentrifugalkraft.
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Ein herkömmlicher Entsafter weist einen perforierten Schleuderkorb
oder Rotor auf, in dem eine Anzahl von Öffnungen ausgebildet ist und der sich um
eine senkrechte Achse zusammen mit einer Raspelscheibe dreht, die am Schleuderkorb
befestigt ist und auf ihrer Oberseite Zähne aufweist. Der Schleuderkorb und die
Raspelscheibe werden von einem Motor gedreht, der in dor Regel unterhalb des Schleuderkorbes
angeordnet ist. Das Material, beispielsweise Teile saftreicher Früchte oder saftreichen
Gemüses,wird auf die mit Zähnen versehen Oberseite der sich drehenden Raspelscheibe
gebracht und zu einem zähflüssigen Brei zerkleinert, der aus Flüssigkeit und festen
sowie halbfesten, körnigen und faserigen Substanzen besteht. Der zähflüssige Brei
wird von der auf ihn aufgebrachten Zentrifugalkraft in Tangentialrichtung von der
Raspelscheibe geschleudert, so daß er auf eine Innenseite des Schleuderkorbes trifft,
der sich zusammen mit der Raspelscheibe dreht. Ein größerer Teil des Flüssigkeitsgehaltes
des Breis wird auf diese Weise durch die Öffnungen im Schleuderkorb gedrückt, während
der größere Teil der festen und halbfesten Bestandteile als Fall im Schleuderkorb
verbleibt.
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Die Öffnungen im Schleuderkorb sind in der Regel so bemessen, daß
sie Durchmesser von ungefähr 3mm haben, so daß beträchtliche Mengen feiner, fester
und halbfester Körnchen und Fasern durch die Öffnungen zusammen mit der aus dem
Brei abgeschiedenen Flüssigkeit austreten können. Die
Körnchen und
Fasern erzeugen im vom Entsafter abgegebenen Saft einen Bodensatz und Rückstände,
so daß die Qualität des Saftes, der serviert werden soll, stark vermindert ist.
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Die Bodensatz- und Rückstandsmenge im Saft kann dadurch vermindert
werden, daß die Durchmesser der Öffnungen im Schleuderkorb verringert werden. Es
liegt jedoch auf der Hand, daß bei Öffnungen mit vermindertem Durchmesser die Gefahr
besteht, daß sie während der Benutzung des Entsafters durch feste und halbfeste
Substanzen verstopft werden, Ferner erfordern Öffnungen mit kleinerem Durchmessern
bei der Herstellung des Schleuderkorbes kompliziertere maschinelle Bearbeitungsverfahron,
was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten des Entsafters führt.
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Es ist bereits vorgeschlagen und ausgeführt worden, in den Schleuderkorb
einen zylindrischen Filtereinsatz so einzusetzen, daß dieser den größten Teil der
festen und halbfesten Substanzen im zähflüssigen Brei von der Flüssigkeit trennt,
die durch den Schleuderkorb hindurchgehen soll. Der Filtereinsatz sitzt herausnehmbar
auf der Innenseite des Schleuderkorbes und weist zahlreiche Öffnungen bzw. Maschen
auf, die in der Regel einen Durchmesser von 1,0 mm haben. Bei einem solchen Entsafter
treten
jedoch folgende Schwierigkeiten auf: a) Die Öffnungen im
Filtereinsatz haben einen sehr kleinen Durchmesser, so daß sie von den festen und
halbfesten Körnchen und Fasern im zerkleinerten Brei innerhalb kurzer Zeit verstopft
werden können, was zu einer Verschlechterung des Safttrennwirkungsgrades führt;
Wenn die Öffnungen vergrößert werden, um -den Trennwirkungsgrad zu erhöhen, können
größere Mengen fester und halbfester Substanzen durch die Öffnungen gelangen und
im fertigen Saft größere Bodensatz- und Rückstandsmengen bilden.
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b) Viele der Öffnungen im Filtereinsatz liegen in Radialrichtung des
Schleuderkorbes über Öffnungen im Schleuderkorb, so daß sich dadurch eine Anzahl
durchgehender Kanäle ergibt, die auf der Innenseite des Filtereinsatzes und auf
der Außenseite des Schleuderkorbes offen sind.
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Die festen und halbfesten Körnchen und Fasern im zähflüssigen Brei,
die gegen die Innenseite des Filtereinsatzes gedrückt werden können daher durch
den Filtereinsatz hindurchgelangen und durch die solche Kanalebildenden Öffnungen
aus dem Filtereinsatz hinausragen. Da jedoch die Öffnungen im Filtereinsatz einen
sehr kleinen Durchmesser haben, werden diese Substanzen in den Öffnungen festgehalt-en,
so daß es schwierig ist, diese Substanzen vom Filtereinsatz durch Abspülen des Filtereinsatzes
in
Wasser zu entfernen.
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c) Eine gewisse Menge an feinen, festen und halbfesten Teilchen aus
dem zerkleinerten Brei kann durch die Öffnungen im Filtereinsatz und die Öffnungen
im Schleuderkorb vollständig hindurchgelangen und wird dann teilweise auf der Innenseite
des den Schleuderkorb umgebenden Gehäuses abgelagert. Daher wird dieses Gehäuse
stark verschmutzt, so daß es nach Benutzung des Entsafters auf seiner gesamten Innenseite
abgewaschen werden muß.
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d) Die festen und halbfesten Körnchen und Fasern, die am Filtereinsatz
festhängen, können während der Benutzung des Entsafters nicht vom Filtereinsatz
gelöst werden.
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Wenn diese Substanzen unregelmäßig auf dem Filtereinsatz verteilt
oder in einem begrenzten Bereich örtlich konzentriert sind, wirkt auf den Schleuderkorb
eine exzentrische Last, so daß dieser sich nicht gleichmäßig drohen kann und starke
Schwingungen und Geräusche erzeugt.
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e) Die Gesamtöffnungsfläche, d.h. die Summe über die offenen Flächen
aller Öffnungen, des Filtereinsatzes ist ungefähr gleich der Gesamtöffnungsfläche
des Schleuderkorbes, wie noch ausführlicher erläutert werden wird.
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Aus diesem Grunde wird der Flüssigkeitsgehalt im zähflüssigen Brei,
der zum Filtereinsatz gelangt ist, so schnell durch den Filtereinsatz und den Schleuderkorb
geleitet, daß die Gefahr besteht, daß die auf der Innenseite des Filtereinsatzes
angesammelte Abfallmasse
losbricht und von der Innenseite herabfällt,
wodurch eine Ursache für Schwingungen entsteht, die mit Zunahme der Abfallmenge
im Schleuderkorb stärker werden.
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Mit der Erfindung wird die Behebung all dieser Nachteile angestrebt,
die bei herkömmlichen Entsaftern bzw. - allgemeiner - bei Zentrifugalabscheidern
auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abscheiden
einer praktisch rückstandsfreien Flüssigkeit aus einem zähflüssigen Brei aus beispielsweise
saftreichen Früchten oder saftreichem Gemüse zu schaffen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Zentrifugalabscheiders
zur Durchführung dieses Verfahrens mit geringen Kosten.
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Ein wiederum weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Entsafters, der praktisch rückstandsfreien Frucht- oder Gemüsesaft
erzeugen kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Entsafters, der nach der Benutzung einfach und vollständig gereinigt werden kann.
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Ein wiederum weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Entsafters mit einem erhöhten Saftttennwirkungsgrad.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Entsafters, der unabhängig von der zugeführten Materialmenge gleichmäßig arbeitet
und so ausgelegt ist, daß weniger Schwingungen und Geräusche während des Betriebes
des Entsafters auftreten.
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Ein wiederum weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Entsafters, der erhöhte Saftausbeute liefert.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Entsaftors, der in Herstellung und Benutzung einfach und wirtschaftlich ist.
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Die genannte Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren zum Abscheiden
einer Flüssigkeit aus einem breiartigen Material gelöst, das sich dadurch auszeichnet,
daß auf die Masse aus dem breiartigen Material ein von einer festen Drehachse wegweisende
Zentrifugalkraft aufgebracht wird, daß die Masse aus dem breiartigen Material auf
die Innenseite einer in Radialrichtung zusammendrückbaren, perforierten, zylindrischen
Folie geschleudert
wird, die sich um die Drehachse dreht, damit
die im breiartigen Material enthaltene Flüssigkeit durch die Folie radial nach außen
geleitet wird, daß die Auswärtsbewegung der Flüssigkeit in Radialrichtung von einer
zylindrischen Wandfläche, die konzentrisch die Folie um--gibt und sich zusammen
mit der Folie um die Drehachse dreht, begrenzt wird, so daß dadurch zwischen der
Folie und der Wandfläche ein Flüssigkeitsdruck aufgebaut wird, daß der Flüssigkeitsdruck
die Folie radial zusammendrückt, so daß zwischen der Außenseite der Folie und der
Innenseite der Wandfläche ein schmaler, zylindrischer Spalt entsteht, der ermöglicht,
daß die Flüssigkeit zwischen der Folie und der Wandfläche aufgrund des Flüssigkeitsdrucks
im Spalt in einer im wesentlichen zur Drehachse parallelen Richtung strömt, und
daß der Flüssigkeit ermöglicht wird, aufgrund der der Flüssigkeit aufgeprägten Zentrifugalkraft
radial nach außen aus dem Spalt auszutreten.
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Die genannte Aufgabe wird andererseits durch einen Zentrifugalabscheider
gelöst, der sich auszeichnet durch einen hohlen Rotor mit einem zylindrischen Wandabschnitt
mit einer Mittelachse, wobei der Rotor um diese Achse drehbar ist, und eine perforierte,
zylindrische Folie, die herausnehmbar auf der Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts
sitzt, wobei zumindest der größere
Teil der Gesamtfläche des zylindrischen
Wandabschnitts geschlossen ist und wobei die Folie in Radialrichtung zusammendrückbar
ist, Der Rotor kann mit einer Reihe von Öffnungen versehen sein, die in Umfangsrichtung
des Rotors mit Abstand voneinander angeordnet sind, oder seine gesamte Fläche kann
geschlossen sein, wobei er dann ein freies Längsende hat, an dem die Flüssigkeit
vom Rotor abströmen kann.
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Die genannte Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch einen
Entsafter, der sich auszeichnet durch einen Schleuderkorb mit einem zylindrischen
Wandabschnitt mit einer Mittelachse, wobei der Schleuderkorb um diese Achse drehbar
ist, einen perforierten, zylindrischen Filtereinsatz, der herausnehmbar auf der
Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts des Schleuderkorbes sitzt, und eine
Raspelscheibe, die innerhalb des Filtereinsatzes angeordnet ist und zusammen mit
dem Schleuderkorb gedreht werden kann, wobei zumindest der größere Teil der gesamten
Fläche des Schleuderkorbes geschlossen ist und wobei der Filtereinsatz in Radialrichtung
zusammendrückbar ist. Im Schleuderkorb kann eine Reihe von Öffnungen ausgebildet
sein, die in Umfangsrichtung des Schleuderkorbes mit Abstand voneinander angeordnet
sind, oder der Schleuderkorb kann auf seiner gesamten Fläche geschlossen sein, wobei
er dann ein freies Längsende hat, an dem die Flüssigkeit in
Radialrichtung
vom zylindrischen Wandabschnitt des Schleuderkorbes aus nach außen abströmen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, des
erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders und des erfindungsgemäßen Entsafters ergeben
sich auf der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung, teilweise im Schnitt und teilweise
in Vorderansicht, eines typischen Beispiels für einen herkömmlichen Entsafter; Fig.
2 einen Schnitt, der in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt des Schleuderkorbes
und des Filtereinsatzes zeigt, die Bestandteile des in Fig 1 dargestellten Entsafters
sind; Fig. 3 bis 5 fotografische Abbildungen, die den Zustand eines Entsafters,
der prinzipiell gemäß Fig. 1 konstruiert ist, nach seiner Benutzung zeigen, wobei
Fig. 3 eine Vorderansicht ist, Fig. 4 eine Seitenansicht des in den Entsafter eingesetzten
Filtereinsatzes zeigt und Fig. 5 eine Draufsicht auf den Filtereinsatz ist:
Fig.
6 einen senkrechten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Entsafters; Fig. 7 eine Darstellung, teilweise im Schnitt und teilweise in Vorderansicht,
wesentlicher Xomponenten des Entsafters gemäß Fig. 6; Fig. 8 eine ausschnittsweise
Schnittdarstellung der Komponenten gemäß Fig. 7, die zur Erläuterung des Verhaltens
von aus dem Entsafter abgezogener Flüssigkeit dient; Fig. 9 eine ausschnittsweise
Schnittdarstellung einer theoretisch möglichen Ausbildung von Teilen eines Entsafters,
der durch Abwandlung des erfindungsgemäßen Entsafters erzeugt werden könnte, wobei
diese Abwandlun-g allerdings nicht für günstig gehalten wird; Fig. 10 bis 12 fotografische
Darstellungen, die den Zustand eines Entsafters, der im Prinzip gemäß Fig. 6 konstruiert
ist, nach seiner Benutzung zeigen, wobei Fig. 10 eine Vorderansicht des Entsafters
ist, Fig. 11 eine Seitenansicht des in den Entsafter eingesetzten Zltereinsatzes
zeigt
und Fig. 12 eine Vorderansicht des Filtereinsatzes ist; Fig. 13a bis 13d ausschnittsweise
Schnittdarstellungen wesentlicher Abschnitte von Abwandlungen der in Fig. 6 dargestellten
Ausführungsform: Fig. 14 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der dem Entsafter
zugeführten Materialmenge und der daraufhin vom Entsafter erzeugten Schwingungsbeschleunigung
zeigt, wobei als Material Äpfel eingesetzt werden; Fig. 15 ein Fig. 14 ähnliches
Diagramm, das die gleiche Beziehung für den Fall zeigt, daß in den Entsafter Mohrrüben
eingeführt werden; Fig. 16 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis
der Gesamtöffnungsflächen des Schleuderkorbes und des Filtereinsatzes eines Entsafters
und der vom Entsafter erzeugten Schwingungsbeschleunigung zeigt;
Fig.
17 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Gesamtöffnungsflächen
und der Saftausbeute zeigt; und Fig. 18 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen
dem Berührungswinkel des Materials, aus dem der Filtereinsatz besteht, und der sich
ergebenden Saftausbeute zeigt.
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Der bereits vorstehend benutzte Ausdruck-"Saftausbeute ist hier definiert
als Gewicht des abgetrennten Saftes x 100.
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Gewicht des zugeführten Materials Bevor die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Form eines Entsafters erläutert wird, sei darauf hingewiesen,
daß der Entsafter lediglich zur Erläuterung gewählt wurde und daß die im folgenden
beschriebenen Merkmale des Entsafters praktisch unverändert auch bei einem Zentrifugalabscheider
mit dem bereits erläuterten allgemeinen Aufbau angewendet werden können.
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Im folgenden wird auf Fig. 1 eingegangen, die einen herkömmlichen
Entsafter zeigt. Dieser umfaßt im wesentlichen ein allgemein zylindrisches Gehäuse
20, einen Schleuderkorb 22, einen Filtereinsatz 24 und eine Raspelscheibe 26. Der
Schleuderkorb 22 ist konzentrisch im Gehäuse 20 angeordnet und weist eine zylindrische,
perforierte Wand 28 auf, in der zahlreiche Öffnungen 30 ausgebildet sind, die gleichmäßig
über die Fläche der Wand 28 verteilt sind. Die perforierte Wand 28 des Schleuderkorbes
22 hat in Radialrichtung einen gewissen Abstand von der Innenseite des Gehäuses
20, so daß ein zylindrischer Zwischenraum 32 zwischen der Innenseite des Gehäuses
20 und der Außenseite der perforierten Wand 28 des Schleuderkorbes
22
besteht. Der Filtereinsatz 24 besteht aus einer dünnen Kunststoffolie, in der zahlreiche
Öffnungen 34 ausgebildet sind, die gleichmäßig über die Fläche der Folie verteilt
sind. Der Filtereinsatz sitzt herausnehmbar auf der Innenseite der zylindrischen,
perforierten Wand 28 des Schleuderkorbes 22. Die Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24
sind kleiner und dichter angeordnet als die Öffnungen 30 im Schleuderkorb 22. In
der Regel haben die Öffnungen 30 im Schleuderkorb 22 einen Durchmesser von ungefähr
3,0 mm. Insgesamt gibt es in der Regel 756 solcher Öffnungen, so daß die gesamte
Öffnungsfläche 2 ungefähr 5341 mm geträgt. Die Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24
haben einen Durchmesser von ungefähr 1,0 mm. Von diesen Öffnungen gibt es in der
Regel 7320, so daß sich 2 eine gesamte Öffnungsfläche von ungefähr 5746 mm ergibt.
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Der Schleuderkorb 22 weist eine geschlossene Bodenwand 36 auf, deren
Mittelbereich nach oben gezogen ist. Auf diesem Mittelbereich ist die Raspelscheibe
26 befestigt.
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Die Raspelscheibe 26 weist auf ihrer Oberseite zahlreiche Zähne 38
auf. Der Schleuderkorb 22 ist um seine senkrechte Mittelachse drehbar und wird von
einem nicht dargestellten Motor, der unter dem Gehäuse 20 angeodnet ist, gedreht.
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Das Gehäuse 20 weist eine ringförmige Bodenwand 40 auf, in der sich
eine Austrittsöffnung 42 für Flüssigkeit befindet
Während des Betriebes
des auf diese Weise aufgebauten Entsafters werden saftreiche Frucht- oder Gemüsestücke,
beispielsweise Apfelscheiben oder Mohrrübenstreifen, durch eine geeignete, nicht
dargestellten Zuführung in den Schleuderkorb 22 eingeführt, während dieser vom Motor
angetrieben wird. Die Frucht- bzw. Gemüsestücke werden yegen die mit Zähnen versehene
Oberseite der Raspelscheibe 26 gedrückt, die sich zusammen mit dem Schleuderkorb
22 dreht, von den Zähnen 38 der Raspelscheibe 26 zerraspelt bzw. zerkleinert und
in einen zähflüssigen Brei 44 überführt, der aus Flüssigkeit und festen und halbfesten
Körnchen und Fasern besteht, die aus kleinen Bruchstücken des zerkleinerten Frucht-
bzw. Gemüsegewebes aufgebaut sind. Aufgrund der Zentrifugalkraft, die sich aus der
Drehung der Raspelscheibe 26 ergibt, wird der zähflüssige Brei 44 in Tangentialrichtung
von der Raspelscheibe 26 weggeschleudert und auf die Innenseite des zylindrischen
Filtereinsatzes 24 gespritzt, der sich ebenfalls zusammen mit dem Schleuderkorb
22 dreht. Die im zähflüssigen Brei 44 enthaltene Flüssigkeit gelangt dann durch
die Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24 und danach durch die Öffnungen 30 im Schleuderkorb
22 in den zylindrischen Zwischenraum 32 zwischen dem Schleuderkorb 22 und dem zylindrischen
Gehäuse 20, wie dies durch Pfeile angedeutet. ist. Danach kann die Flüssigkeit durch
die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 42 in der ringförmigen Bodenwand 40 des Gehäuses
20 aus dem
Gehäuse austreten. Auf diese Weise wird ein größerer
Anteil der im zunächst zähflüssigen Brei 44 enthaltenen Flüssigkeit von den festen
und halbfesten Körnchen und Fasern getrennt, die demzufolge als Abfall im Schleuderkorb
22 bzw. - genauer - innerhalb des zylindrischen Filtereinsatzes 24 zurückbleiben.
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Es ist jedoch bekannt, daß beträchtliche Mengen der festen und halbfesten
Bestandteile des zähflüssigen Breis 44 durch die Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24
und die Öffnungen 30 im Schleuderkorb 22 dennoch austreten können, wie dies in Fig.
2 gezeigt ist, und dann teilweise auf der Innenseite des Gehäuses 20 abgelagert
werden und teilweise zusammen mit dem abgeschiedenen Saft, der durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung
42 im Gehäuse 20 austritt, aus dem Gehäuse austreten können. Die festen und halbfesten
Körnchen und Fasern, die am Gehäuse 20 hängenbleiben, verschmutzen die Innenseite
des Gehäuse, so daß der Benutzer des Entsafters dazu gezwungen ist, das Gehäuse
20 nach jeder Benutzung des Entsafters zu reinigen, wenn der Benutzer den Entsafter
sauber und hygienisch halten will. Außerdem führen dip Körnchen und Fasern, die
aus dem Gehäuse 20 herausgelangen, zu einem Bodensatz und Rückständen im Saft, wie
Fig. 3 zeigt, in der der Saft in einem Meßzylinder 46 aufgefangen dargestellt ist,
so daß die Qualität des fertigen Saftes entscheidend vermindert ist.
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Da sich ferner zahlreiche Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24 mit Öffnungen
30 im Schleuderkorb 22 überlappen, bestehen zahlreiche durchgehende Kanäle durch
den Filtereinsatz 24 und den Schleuderkorb 22, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die
feston und halbfesten Körnchen und Fasern im zähflüssigen Brei 44, die auf die Innenseite
des Filtereinsatzes 24 treffen, werden daher unter dem Einfluß der aufgebrachten
Zentrifugalkraft durch die Öffnungen 34, die solche Durchlässe bilden, zwangsweise
in und durch den Filtereinsatz 24 gezogen. Da die Öffnungen 34 sehr klein sind,
werden die den Filtereinsatz 24 durchdringenden Körnchen und Fasen in den Öffnungen
34 festgehalten, so daß viele der Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24 verstopfen. Dies
führt nicht nur zu einer entscheidenden Verschlechterung des Safttrennwirkungsgrades,
sondern erzeugt auch ungewöhnliche Schwingungen und Geräusche, wenn die am Filtereinsatz
24 hängengebliebenen Körnchen und Fasern unregelmäßig verteilt sind oder einen begrenzten
Abschnitt des Filtereinsatzes 24 einnehmen. Das Verstopfen der Öffnungen 34 im Filtereinsatz
24 könnte dadurch verhindert werden, daß der Durchmesser der Öffnungen 34 erhöht
wird. Wenn jedoch die Öffnungen 34 im Filtereinsatz 24 vergrößert werden, dann ergibt
sich ein abgeschiedener Saft mit größerer Bodensatz- und Rückstandsmenge, so daß
die Qualität des fertigen Saftes, der serviert werden soll, weiter vermindert wird,
obwohl allerdings der Safttrennwirkungsgrad
erhöht werden kann.
Bisher wurde keine Lösung vorgeschlagen und ausgeführt, die einen praktischen Kompromiß
zwischen diesen einander widersprechenden Anforderungen dargestellt. Eines der wesentlichen
Ziele der Erfindung ist es, eine Lösung für alle diese Schwierigkeiten zu schaffen,
die bei herkömmlichen Entsaftern der in Fig. 1 dargestenten Art auftreten.
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Im folgenden wird auf Fig. 6 eingegangen, in der ein erfindungsgemäßer
Entsafter dargestellt ist, der ein unteres, stationäres Gehäuse 50 und ein oberes,
stationäres Gehäuse 52 umfaßt. Das untere, stationäre Gehäuse 50 weist einen oberen
Wandabschnitt 54 auf, in dem sich eine Öffnung 56 befindet. Im unteren, stationären
Gehäuse 50 ist ein Motor 58 fest angeordnet, der eine senkrechte Abtriebswelle 60
aufweist, die nach oben durch die Öffnung 56 aus dem Gehäuse 50 herausragt. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor 58 über eine Ringhalterung 62 und
Schrauben 64 am oberen Wandabschnitt 54 des Gehäuses 50 aufgehängt, um die Übertragung
von Schwingungen vom. Motor 58 zum Gehäuse 50 möglichst gering zu halten. Ferner
ist eine Staubkappe 66 vorgesehen, die mit Hilfe der Schrauben 64 am Motor 58 befestigt
ist und dazu dient, das Eindringen von Staub in den Motor zu verhindern. Die Staubkappe
66 weist eine Öffnung 68 auf, durch die die Abtriebswelle 60 des Motors 58 nach
oben ragt.
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Das obere, stationäre Gehäuse 52 ist über dem unteren, stationären
Gehäuse 50 angeordnet und umfaßt einen zylindrischen Wandabschnitt 70, der oben
offen ist, sowie eine Bodenwand 72 in Form einer umlaufenden Rinne, die eine Austrittsöffnung
74 für Flüssigkeit aufweist.
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Die ringförmige Bodenwand 72 umgibt eine Öffnung 76, die sich über
der Öffnung 56 im oberen Wandabschnitt 54 deS unteren, stationären Gehäuses 50 befindet.
Konzentrisch im oberen, stationären Gehäuse 52 ist ein Rotor bzw. ein Schleuderkorb
78 angeordnet, dessen senkrechte Mittelachse mit der Drehachse der Abtriebswelle
60 des Motors 58 ausgerichtet ist. Der Schleuderkorb 78 besteht aus einem zylindrischen
Wandabschnitt 80, der in Radialrichtung Abstand von der Innenseite des zylindrischen
Wandabschnitts 70 des Gehäuses 52 hat, so daß ein im wesentlichen zylindrischer
Zwischenraum 82 zwischen den Wandabschnitten 70 und 80 besteht, einem Innenflansch
84, der vom oberen Ende des zylindrischen Wandabschnitts 80 in Radialrichtung nach
innen ragt, und einer ringförmigen Bodenwand 86, die mit Abstand oberhalb der ringförmigen
Bodenwand 72 des Gehäuses 52 liegt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
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Der Innenflansch 84 des Schleuderkorbes 80 ist mit einer Anzahl von
Öffnungen 88 versehen, die in Umfangsrichtung des Innenflansches 84 vorzugsweise
mit gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Aus Gründen, die noch erläutert
werden, liegen die Öffnungen 88 vorzugsweise so,
daß sie mit ihrem
vom inneren Umfangsrand entfernten Ende unmittelbar an die Innenseite des zylindrischen
Wandabschnitts 80 angrenzen, wie dies dargestellt ist.
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Jede der Öffnungen 88 kann beliebige Größe und Form haben; bisherige
Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die Öffnungen 88 vorzugsweise kreisförmig
sein und für normalen Gebrauch des Entsafters einen Durchmesser von ungefähr 2 mm
habEnsonten. Aus Gründen, die ebenfalls noch erläutert werden, werden vorzugsweise
bei einem Entsafter üblicher Größe ungefähr vierzig Öffnungen 88 mit dem genannten
Durchmesser vorgesehen.
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Die ringförmige Bodenwand 86 des auf diese Weise ausgebildeten Schleuderkorbes
78 ist an ihrem gesamten inneren Umfang fest mit einer kreisförmigen Rotor scheibe
90 verbunden£ deren senkrechte Mittelachse mit der Drehachse der Abtriebswelle 60
des Motors 58 ausgerichtet ist. An der Rotorscheibe 90 sind in der Mitte ein außenverzahnter
Vorsprung 92, der von der Oberseite der Rotorscheibe 90 nach oben ragt, und eine
Nabe 94 ausgebildet, die von der Unterseite der Rotorscheibe 90 nach unten ragt.
Das obere Ende der Abtriebswelle 60 des Motors 58 ist fest mit der Nabe 94 der Rotorscheibe
90 verbunden und trägt den Schleuderkorb 78 über die Rotorscheibe 90. Somit kann
der Schleuderkorb 78 zusammen mit der Abtriebswelle 60 des Motors 58 um seine senkrechte
Mittelachse gedreht werden,
die mit der Drehachse der Abtriebswelle
60 ausgerichtet ist. Auf ihrer Oberseite trägt die Rotorscheibe 90 eine kreisförmige
Raspelscheibe 96, die eine Mittelbohrung aufweist, die genau auf dnn unteren Abschnitt
des oberen Vorsprungs 92 der Rotorscheibe 90 paßt. Die Raspelscheibe 96 weist eine
aufgerauhte Oberseite auf, die mit einer Anzahl kleiner, scharfkantiger Vorsprünge
bzw. Zähne 98 versehen ist, die mit geeignetem Abstand voneinander über die gesamte
Fläche der Oberseite der Raspelscheibe 96 verteilt sind. Die Raspelscheibe 96 wird
von einem Spannknopf 100, der innen verzahnt ist, lösbar an der Rotorscheibe 90
befestigt, wobei der Spannknopf in Eingriff mit dem außen verzahnten, oberen Vorsprung
92 der Rotorscheibe 90 tritt.
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Auf der Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts 80 des Schleuderkorbes
78 sitzt herausnehmbar ein zylindrischer Filtereinsatz 102. Der Filtereinsatz 102
weist zahlreiche kleine Öffnungen 104 auf, die gleichmäßig über die gesamte Fläche
des Filtereinsatzes 102 verteilt sind. Jede der Öffnungen 104 ist vorzugsweise so
bemessen, daß sie halb so groß wie jede der Öffnungen 88 im Schleuderkorb 78 ist,
und hat einen Durchmesssr von ungefähr 1,0 mm, wenn die Öffnungen 88 einen Durchmesser
von ungefähr 2,0 mm haben, wie dies bereits erwähnt wurde. Der Filtereinsatz 102
kann als Ganzes in Radialrichtung von der
Innenseite des zylindrischen
Wandabschnitts 80 des Schleuderkorbes 78 weg zusammengedrückt werden. Aus diesem
Grund besteht der Filtereinsatz 102 vorzugsweise aus einer länglichen, dünnen, perforierten
Folie aus flexiblem Material mit freien Enden in Längsrichtung, die sich überlappen
können, wenn die Folie im Schleuderkorb 78 zu einem Zylinder geformt ist. Die Anzahl
der öffnungen 104 je Flächeneinheit des Filtereinsatzes 102 kann beliebig gewählt
werden; für die in Fig. 6 dargestellte, Ausführungsform wird jedoch angenommen,
daß sich auf der gesamten Fläche des Filtereinsatzes 7320 Öffnungen 104 befinden.
Ferner ist zu beachten, daß aus Gründen, die noch erläutert werden, der "zylindrische"
Wandabschnitt 80 des Schleuderkorbes 78 und der-"zylindrische" Filtereinsatz 102
jeweils über ihre gesamte Länge bzw.
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Höhe gleichen Durchmesser haben, wobei allerdings der Durchmesser
des Filtereinsatzes 102 etwas vermindert wird, wenn der Filtereinsatz 102 in Radialrichtung
zusammengedrückt wird.
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Der in Fig. 6 dargestellte Entsafter umfaßt ferner einen Deckel 106,
dessen äußerer Rand entsprechend dem oberen, freien Ende des zylindrischQn Wandabschnitts
70 des oberen, stationären Gehäuses 52 ausgebildet ist, so daß er gut schließend,
jedoch abnehmbar auf dem Gehäuse 52
sitzt, wenn das Gehäuse an
seinem offenen, oberen Ende geschlossen werden soll. Zum Deckel 106 gehört ein 'rohrförmiger
Ansatz 108, der nach unten in den Schleuderkorb 78 gerichtet ist und über der Oberseite
der Raspelscheibe 96 endet, wenn sich der Deckel 106 in dargestellter Weise auf
dem Gehäuse 52 befindet. Im rohrförmigen Ansatz 108 ist ein Kanal 110 ausgebildet,
der die Teile des Materials leitet, die während des, Betriebes des Entsafters auf
die Raspelscheibe 96 gebracht werden sollen.
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Der Deckel 106 kann mit dem Gehäuse 52 mit Hilfe eines Spannmechanismus
112 verklammert werden, dessen Einzelheiten an sich bekannt sind. Ferner ist ein
Einführkolben 114 vorgesehen, der dazu benutzt werden kann, die Materialteilchen
durch den Kanal 110 zu drücken. Mit der Bodenwand 72 des Gehäuses 52 ist eine Tülle
116 fest oder lösbar verbunden, die einen KanaL bildet, der von der Austrittsöffnung
74 in der Bodenwand 72 ausgeht und in dargestellter Weise neben dem unteren, stationären
Gehäuse 50 mündet.
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Wenn nun der Motor 58 in Betrieb gesetzt wird, werden der Schleuderkorb
78, die Rotorscheibe 90, die Raspelscheibe 96 und der Filtereinsatz 102 als Einheit
von der Abtriebswelle 60 des Motors 58 um die senkrechte Mittelachse des Schleuderkorbes
78 gedreht. Aufgrund der dabei erzeugten Zentrifugalkraft dehnt sich der Filtereinsatz
102 in Radialrichtung aus und wird er gegen die Innenseite des
zylindrischen
Wandabschnitts 80 des Schleuderkorbes 78 gedrückt. Nicht dargestollte,saftreiche
Frucht- oder Gemüsestücke werden dann durch den Kanal 110 im rohrförmigen Ansatz
108 des Deckels 106, der am oberen, stationären Gehäuse 52 festgeklammert ist, eingeführt
und gegen die Oberseite der Raspelscheibe 96 gedrückt, was bei Bedarf mit Hilfe
des Zuführkolbens 114 geschieht.
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Von den scharfkantigen Vorsprüngen bzw. Zähnen 98 der Raspelscheibe
96 wird das Material zerkleinert und in einen zähflüssigen Brei 118 (Fig. 7) überführt,
der aus Flüssigkeit und festen und halbfesten Körnchen und Fasern besteht Unter
dem Einfluß der Zentrifugalkraft aufgrund der von der Raspelscheibe 96 auf den Brei
übertragenen Drehung wird der zähflüssige Brei in Tangentialrichtung tn der Raspelscheibe
96 heruntergeschleudert, so daß er auf die Innenseite des zylindrischen Filtereinsatzes
102 trifft. Aufgrund der Zentrifugalkraft, die sich aus der Drehung des Filtereinsatzes
102 ergibt. wird der zähflüssige Brei 118, der den Filtereinsatz 102 erreicht hat,
kräftig gegen die Innenseite des Filtereinsatzes 102 gedrückt.
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wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Lm zähflüssigen Brei 118 auf
der Innenseite des Filtereinsatzes 102 enthaltene Flüssigkeit wird durch die Öffnungen
104 im Filtereinsatz 102 durchgelassen, und die festen und halbfesten Körnchen und
Fasern, die nicht durch die Öffnungen 104 hindurchgegangen sind, werden auf der
Innenseite des Filtereinsatzes
102 gesammelt. Die durch den Filtereinsatz
hindurchgetretene Flüssigkeit enthält sehr kleine Mengen fester und halbfester Substanzen,
die durch die Öffnungen 104 gelangt sind. Es sei nun angenommen, daß eine solche
Substanz sich am Punkt P in Fig. 8 befindet. Diese feste oder halbfeste Substanz
unterliegt einer radial nach außen gerichteten Kraft F aufgrund der Zentrifugalwirkung.
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Wenn keinerlei Öffnungen und Ausnehmungen im zylindrischen Wandabschnitt
80 des Schleuderkorbes 78 vorhanden sind, wird zwischen der Innenseite des senkrechten
Wandabschnitts 80 des Schleuderkorbes 78 und der Außenseite des Filtereinsatzes
102 ein Druck erzeugt, der den Filtereinsatz 102 entgegen der auf den Filtereinsatz
und die Abfallmasse auf der Innenseite des Filtereinsatzes wirkenden Zentrifugalkraft
radial nach innen drückt. Dies hat zur Folge, daß der Filtereinsatz 102 etwas in
Radialrichtung von der Innenseite des Schleuderkorbes 78 abgehoben wird, so daß
sich ein äußerst schmaler, zylindrischer Zwischenraum bzw. Spalt 102 zwischen der
Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts des Schleuderkorbes 78 und der Außenseite
des Filtereinsatzes 102 bildet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Der im zylindrischen
Spalt 120 entstandene Druck erzeugt eine Kraft F', die vom Punkt P aus nach oben
gerichtet ist und ungefähr den gleichen Betrag wie die radial nach außen gerichtete
Kraft F hat. Die nach oben
gerichtete Kraft F' wirkt auf die sehr
kleine, feste oder halbfeste Substanz am Punkt P und drückt die Substanz von dort
aufs nach oben. Der zylindrische Spalt 120 ist jedoch überall so eng, daß die Substanz
am Punkt P zwischen dem Filtereinsatz 102 und dem Schleuderkorb 78 festgehalten
wird, so daß sich nur die Flüssigkeit aufgrund der Kraft F' nach oben durch den
zylindrischen Spalt 120 zum mit Löchern versehenen Innenflansch 84 des Schleuderkorbes
78 bewegen kann. Der zylindrische Spalt 120 zwischen dem Filtereinsatz 102 und dem
Schleuderkorb 78 bildet somit ein Sekundärfilter, das die kleinen Teilchen, die
sonst den Bodensatz oder Rückstand bilden würden, aus der Flüssigkeit abscheidet,
die durch den Filtereinsatz 102 gegangen ist, der als Primärfilter dient. Die Flüssigkeit,
die die Öffnungen 88 im Innenflansch 84 des Schleuderkorbes 78 erreicht hat, wird
in Tangentialrichtung vom Innenflansch 84 aus abgeschleudert und trifft auf die
Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts 70 des oberen» stationären Gehäuses
52. Die Flüssigkeit läuft dann über die Innenseite des Wandabschnitts 70 nach unten,
fließt dann auf der konkaven Oberseite der rinnenförmigen, umlaufenden Bodenwand
72 des Gehäuses 52 weiter und wird aus dem Gehäuse 52 durch die Flüssigkaitsaustrittsöffnung
74 in der Bodenwand 72 des Gehäuses abgelassen. Dann wird die Flüssigkeit von der
Tülle 116 weitergeleitet und in einem nicht dargestellten, geeigneten Behälter aufgefangen,
der
sich unter dem Auslaß der Tülle 116 befindet.
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Damit eine ungestörte Strömung der Flüssigkeit durch den zylindrischen
Spalt 120 zwischen dem Filtereinsatz 102 und dem Schleuderkorb 78 erfolgen kann,
ist es wichtig, daß der Spalt 120 über seine gesamte Länge bzw. Höhe gleichmäßige
Dicke hat. Wenn der Schleuderkorb und der Filtereinsatz kegelstumpfförmig ausgebildet
sind und oben einen geringeren Durchmesser haben, wie dies durch den Schleuderkorb
78' und den Filtereinsatz 102' in Fig. 9 dargestellt ist, dann sammelt sich der
zähflüssige Brei, der in diesem Fall mit 118' bezeichnet ist, auf und nahe dem unteren
Abschnitt der Innenseite des Filtereinsatzes 102', während der Schleuderkorb 78'
und der Filtereinsatz 102' gedreht werden. Der Filtereinsatz 102' unterliegt dementsprechend
einer radial nach außen gerichteten Kraft, die zum unteren Ende des Einsatzes hin
zunimmt, so daß der Spalt 120' der vom außerhalb des Filtereinsatzes aufgebauten
Flüssigkeitsdruck zwischen dem Schleuderkorb 78' und dem Filtereinsatz 102' erzeugt
wird, nach unten enger wird. Wenn nun Öffnungen 88' im unteren Abschnitt des Schleuderkorbes
78' vorhanden sind, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, trifft die Flüssigkeit,
die im Spalt 120' zu den Öffnungen 88' zu strömen versucht, auf beträchtlichen Widerstand,
so daß eine gleichmäßige und ungestörte Strömung-im Spalt 120'
verhindert
wird. Diese Schwierigkeit tritt jedoch nicht beim erfindungsgemäßen Entsafter auf,
bei dem der zylindrische Wandabschnitt 80 des Schleuderkorbes 78 und der zylindrische
Filtereinsatz 102 jeweils Durchmesser haben, die über ihre gesamte Länge bzw. Höhe
gleich sind, so daß der auf den Filtereinsatz 102 gespritzte, zähflüssige Brei 118
im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Innenseite des Filtereinsatzes 102
verteilt wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, so daß der zylindrische Spalt
120 über seine gesamte Höhe gleichmäßig dick ist. Wenn der zähflüssige Brei 118
auf die Innenseite des Filtereinsatzes 102 trifft und aufgrund der aufgebrachten
Zentrifugalkraft auf dem Filtereinsatz 102 in Radialrichtung nach außen gedrückt
wird, können gewisse Mengen fester und halbfester Körnchen und Fasern in die Öffnungen
104 im Filtereinsatz 102 eindringen. Da jedoch in dem Abschnitt der Wand des Schleuderkorbes
78, der sich hinter dem Filtereinsatz 102 befindet, keine Öffnungen vorhanden sind
und da ein Flüssigkeitsdruck herrscht, der den Brei 118 in Radialrichtung weg von
der Innenseite des Filtereinsatzes 102 drückt, können praktisch keine Körnchen und
Fasern durch die Öffnungen 104 hindurchgelangen. Die auf dem Filtereinsatz 102 abgelagerten
festen und halbfesten Substanzen können daher vom Filtereinsatz leicht entfernt
werden, indem der Filtereinsatz 102 aus dem Schleuderkorb 78 herausgenommen und
unter
Wasser abgespült wird.
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Da ferner der Schleuderkorb 78 keine Öffnungen hat, die mit den Öffnungen
104 im Filtereinsatz 102 -fluchten, bleiben ebenso wie am -Filtereinsatz 102 auch
am Schleuderkorb 78 praktisch keine festen oder halbfesten Körnchen und Fasern hängen.
Die feinsten, auf der Innenseite des Schleuderkorbes 78-abgelagerten Teilchen können
daher von diesem einfach entfernt werden, indem der Schleuderkorb in Wasser abgespült
wird. Da die Flüssigkeit, die durch die Öffnungen 104 im Schleuderkorb 78 gelangt
ist, keine Rückstände mit sich führt, werden praktisch keine festen oder halbfesten
Substanzen auf der Innenseite des Gehäuses 52 abgelagert. Daher kann auch das Gehäuse
52 leicht gereinigt werden, indem einfach die Innenseite dew Gehäuse 52 mit einem
Tuch abgewischt wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Entsafter wurden Untersuchtungen angestellt,
um den Zustand des Entsafters nach der Benutzung und die Qualität des -damit erzeugten
Saftes mit dem Zustand des in den Fig. 3 bis 5 dargestellten, herkömmlichen Entsafters
nach der Benutzung und dem damit erzeugten Saft vergleichen zu können. Bei diesen
Untersuchungen wurde der Saft dem gleichen Ausgangsmaterial
und
unter praktisch den gleichen Bedingungen wie bei den mit dem herkömmlichen Entsafter
durchgeführten Versuchen entzogen. Die Fig. 10 bis 12 zeigen einige der Ergebnisse
der mit dem erfindungsgemäßen Entsafter durchgeführten Versuche. Wie die fotografische
Aufnahme in Fig. 10 zeigt, sind sowohl die Innenseite des Gehäuses 52, das aus transparentem
Material gefertigt wurde, um die optische Untersuchung zu erleichtern, als auch
die Außenseite des Schleuderkorbes 78 nach der Benutzung des Entsafters praktisch
sauber geblieben. Ferner ist der erzeugte Saft 122, der in einem Meßzylinder 124
aufgefangen wurde, wesentlich reiner bzw. sauberer als der in Fig. 3 gezeigte Saft,
obwohl der in Fig. 10 gezeigte Saft 122 eine kleine Menge Schaum 124 umfaßt, der
auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt. Der Schaum 124 kann mittels eines Kochlöffels
oder dergleichen leicht von der Flüssigkeit abgeschöpft werden. Die Fig. 11 und
12 zeigen ferner, daß praktisch keinerlei Material durch die Öffnungen 104 in dem
Filtereinsatz 102 gedrungen ist und von der Außenseite des Filtereinsatzes 102,
die sich auf der linken Seite des in Fig. 11 gezeigten Filtereinsatzes befindet,
nach außen ragt.
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Bsi der zuvor beschriebenen Ausführungsform befinden sich die Öffnungen
88 des Schleuderkorbes 78
im Innenflansch 84 des Korbes; diese
Öffnungen können jedoch auch als Öffnungen 88a (siehe Fig. 13a) in der Bodenwand
86 des Schleuderkorbes oder als Öffnungen 88b bzw. 88c bzw. 88d (siehe Fig. 13b,
13c undl3d) im zylindrischen Wandabschnitt 80 des Schleuderkorbes ausgebildet sein.
Ähnliche wie die Öffnungen 88 im Flanschabschnitt 84 des in Fig. 6 gezeigten Schleuderkorbes
78 sollte jede der Öffnungen 88a in der Bodenwand 86 (siehe Fig. 13a) vorzugsweise
so angeordnet sein, daß sie mit ihrem vom Umfangs rand der Bodenwand 86 am weitesten
entfernt liegenden Ende unmittelbar an dio Innenseite des zylindrischen Wandabschnitts
80 angrenzt. Die im zylindrischen Wandabschnitt 80 ausgebildeten Öffnungen können
am oberen Ende des Wandabschnitts 80 liegen, wie dies bei den Öffnungen 88b der
Fall ist (siehe Fig. 13b), oder sie können in mittlerer Höhe des Wandabschnitts
80 liegen, wie dies bei den Öffnungen 88c der Fall ist (siehe Fig. 13c), oder sie
können am unteren Ende des Wandabschnitts 80 liegen1 wie dies bei den Offnungen
88d der Fall ist (siehe Fig. 13d).
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Obwohl dies nicht gezeigt ist, können die Öffnungen bei Bedarf sowohl
im Innenflansch 84 als auch in der Bodenwand 86 des Schleuderkorbes 78 ausgebildet
sein. In diesem Fall sollte die Anzahl der einerseits im Innenflansch und andererseits
in der Bodenwand ausgebildeten Öffnungen vorzugsweise ungefähr halb so groß wie
die Anzahl der allein im Innenflansch 84 oder der Bodenwand 86 oder im zylindrischen
Wandabschnitt
80 des in den Fig. 13b, 13c oder 13d dargestellten Schleuderkorbes 78 ausgebildeten
Löcher sein.
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Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 angegeben wurde, ergeben sich
bei dem herkömmlichen, in Fig. 1 dargesteRten Entsafter eine Gesamtöffnungsfläche
der 2 Öffnungen im Filtereinsatz von ungefähr 5746 mm und eine Gesamtöffnungsfläche
der Öffnungen im Schleuderkorb von ungefähr 5341 mm2. Wenn die Gesamtöffnungsfläche
des perforierten Wandabschnitts des Schleuderkorbes mit S bezeichnet wird und die
Gesamtöffnungsfläche des Filtereinsatzes mit F bezeichnet wird, ergibt sich für
das Verhältnis S/F zwischen den Gesamtöffnungsflächen in diesem Fall ungefähr 0,93.
Dies bedeutet, daß die Gesamtöffnungsflächen der Öffnungen im Schleuderkorb und
im Filtereinsatz ungefähr einander gleich sind, Dies wiederum bedeutet, daß die
im zähflüssigen Brei enthaltene Flüssigkeit, die den Filtereinsatz erreicht, schnell
durch den Filtereinsatz und den Schleuderkorb hindurchgelassen wird, und bewirkt,
daß der zähflüssige Brei innerhalb kurzer Zeit entwässert wird und seine Zähflüssigkeit
verliert. Auf diese entwässerte und auf der Innenseite des Filtereinsatzes angesammelte
Breimasse wird kontinuierlich oder in gewissen Intervallen von der Raspelscheibe
frischer, zähflüssiger Brei geschleudert, so daß der entwässerte Brei
losgerissen
wird und vom Filtereinsatz herabfällt. Diese Erscheinung führt zu einer Erhöhung
der vom Entsafter erzeugten Schwingungen, so daß aus diesem Grunde bei herkömmlichen
Entsaftern die Neigung besteht, daß die vom Entsafter erzeugten Schwingungen mit
Zunahme der im Schleuderkorb angesammelten Abfallmenge verstärkt werden. Die Fig.
14 und 15 zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden, um die Beziehung
zwischen der einem Entsafter zugeführten Materialmenge und der vom Entsafter erzeugten
Schwingungsbeschleunigung zu untersuchen. Als Einheit für die Schwingungsbeschleunigung
2 wurde dabei die Erdbeschleunigung, d.h. 9,81 m/sec gewählt; die Materialmenge
wurde in g gemessen. Bei den Fig. 14 zugrundeliegenden Versuchen wurden Apfel scheiben
als Material benutzt. Bei den Fig. 15 zugrundeliegenden Versuchen wurden Mohrrüben
als Material benutzt. In den Fig. 14 und 15 geben die Kurven A1 und C1 die Schwingungsbeschleunigung
wieder, die von einem herkömmlichen Entsafter der in Fig. 1 dargestellten Art erzeugt
wird, und zeigen die Kurven A2 und C2 dia Schwingungsbeschleunigung, die von einem
Entsafter erzeugt wird, der im wesentlichen gemäß Fig. 6 aufgebaut ist und der ferner
eine Verbesserung aufweist, die noch beschrieben wird. Wie die Kurven A1 und C1
zeigen, nimmt die von einem herkömmlichen Entsafter erzeugte Schwingungsbeschleunigung
unabhängig von der Art des verwendeten Materials ungefähr proportional zur Menge
des
in den Entsafter eingagebenen Materials zu. Wie die vorstehende Erläuterung gezeigt
haben dürfte, ist dieser Verlauf im wesentlichen eine Folge der Beziehung zwischen
den Gesamtöffnungsflächen des Filtereinsatzes und des perforierten Wandabschnitts
des Schleuderkorbes. Es wurden daher Versuche angestellt, um die Beziehung zwischen
dem Verhältnis S/F -zwischen- den Gesamtöffnungsflächen des perforierten Wandabschnitts
des Schleuderkorbes und des Filtereinsatzes einerseits und der vom Entsafter erzeugten
Schwingungsbeschleunigung zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Fig. 16 wiedergegeben.
Das Verhältnis S/F zwischen den Gesamtöffnungsflächen des Schleuderkorbes und des
Filtereinsatzes bestimmt nicht nur die Schwingungsbeschleunigung eines Entsafters
sondern auch die mit dem Entsafter erreichbare Saftausbeute gemäß obiger Definition.
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Fig. 17 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden,
um die Beziehung zwischen dem Verhältnis S/F und der Saftausbeute zu bestimmen.
Die in den Fig. 16 und 17 dargestellten Ergebnisse wurden bei Versuchen ermittelt,
bei denen jeweils 600g Mohrrüben in den Entsafter eingeführt wurden.
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Aus Fig. 16 ist ersichtlich, daß die Schwingungsbeschleunigung des
Entsafters bei Zunahme des Verhältnisses S/F bis zum Wert 0,1 stark anwächst und
nur schwach anwächst, wenn das Verhältnis S/F über 0,1 hinaus zunimmt.
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Die Schwingungsbeschleunigung erreicht ungefähr die fünffache Erdbeschleunigung,
wenn das Verhältnis S/F zu-0,93 wird, wie die Kurve C1 in Fig. 15 zeigt. Daher ist
es ratsam, den Schleuderkorb und den Filtereinsatz so mit Löchern zu versehen, daß
das Verhältnis S/F auf einen möglichst geringen Wert vermindert wird. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß die Saftausbeute stark abnimmt, wenn das Verhältnis S/F unter
den'Wert 0,02 sinkt, wie Fig. 17 zeigt, sollte jedoch das Verhältnis S/F nicht kleiner
als 0,02 werden. Die Öffnungen im Schleuderkorb und im Filtereinsatz des erfindungsgemäßen
Entsafters sind daher vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, daß sie ein Verhältnis
S/F im Bereich von 0,02 bis 0,1 ergeben, damit die vom Entsafter erzeugten Schwingungen
möglichst gering sind und dennoch eine optimale Saftausbeute erreicht wird. Die
Kurven A2 und C2 in den Fig. 14 und 15 wurden für einen erfindungsgemäßen Entsafter
ermittelt, dessen Schleuderkorb und Filtereinsatz so ausgebildet waren, daß sie
ein Verhältnis S/F von 0,02 hatten. Aus den Kurven A2 und C2 ist ersichtlich, daß
die vom erfindungsgemäßen Entsafter erzeugte Schwingungsbeschleunigung wesentlich
niedriger als die von einem herkömmlichen Entsafter erzeugte Schwingungsbeschleunigung
ist und unabhängig von der Menge des in den Entsafter eingegebenen Materials ungefähr
konstant bleibt. Es wird angenommen, daß die Verminderung der Schwingungen jedoch
nicht nur an der Verminderung
des Verhältnisses S/F liegt, sondern
auch auf die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Entsafters zurückzuführen
ist, bei dem erstens die festen und halbfesten Körnchen und Fasern nicht durch den
Filtereinsatz gedrückt werden und daher leichter auf der Innenseite des Filtereinsatzes
gleiten können und bei dem zweitens die Körnchen und Fasern auf der Innenseite des
Filter einsatzes fließfähig und auf dem Filtereinsatz verschiebbar gehalten werden,
und zwar einerseits weil der Flüssigkeitsgehalt des zähflüssigen Breis im Filtereinsatz
während eines längeren Zeitraumes bleiben kann, und andererseits weil der Brei auf
der Innenseite des Filtereinsatzes durch die Öffnungen im Filtereinsatz dauernd
in Berührung mit der Flüssigkeit auf der Außenseite des Filtereinsatzes gehalten
wird.
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Die Saftausbeute hängt nicht nur vom Verhältnis S/F sondern auch
vom in der Flüssigkeit, die in Berührung mit der Innenseite und der Außenseite des
Filtereinsatzes steht, gemessenen Berührungs- bzw. Randwinkel ab. Fig. 18 zeigt
die Ergebnisse von Versuchen, die zur Untersuchung der Saftausbeute durchgeführt
wurden, die beim Abscheiden von Apfelsaft mit dem erfindungsgemäßen Entsafter unter
Verwendung von Filtereinsätzen aus Polycarbonat (PC), Polyäthylen (PE) und Äthylentetrafluorid
(ETF) erreicht wurde. Wie aus Fig. 18 ersichtlich ist, haben die Versuche
ergeben,
daß der Filtereinsatz aus Polycarbonat mit einem Berührungswinkel von 560 eine Saftausbeute
von ungefähr 77,6% ergibt, daß der Filtereinsatz aus Polyäthylen mit einem Berührungswinkel
von 770 eine Saftausbeute von ungefähr 68,9% ergibt und daß der Filtereinsatz aus
Äthylentetrafluorid mit einem Berührungswinkel von 1040 eine Saftausbeute von ungefähr
65,6% ergibt. Durch Verbinden dr Punkte PC, PE und ETF in Fig. 18 ist erkennbar,
daß die Saftausbeute umgekehrt proportional zum Berührungswinkel des Materials des
Filtereinsatzes ist.
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Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß Entsafter in der Regel eine
Saftausbeute von mehr als 75% liefern sollen, ist der Kurve PC-PE-ETF in Fig. 18
ferner zu entnehmen, daß der Filtereinsatz vorzugsweise aus einem Material bestehen
sollte, das einen Berührungswinkel von weniger als 600 hat, beigielsweise also aus
Polycarbonat.
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Die erhöhte Saftausbeute bei Verwendung eines solchen Filtereinsatzes
kann darauf zurückgeführt werden, daß erstens der Saft die Oberfläche des Filtereinsatzes
aus dem Material mit kleinem Berührungswinkel gut benetzt und daher leicht durch
die Öffnungen im Filtereinsatz treten kann, so daß die Menge der schließlich im
Abfall verbleibenden Flüssigkeit vermindert ist, und daß zweitens die Flüssigkeit
in Form eines dünnen Films auf der Oberfläche mit geringem Berührungswinkel verteilt
wird, so daß der auf die durch den zuvor beschriebenen, zylindrischen Spalt zwischen
dem
Filtereinsatz und dem Schleuderkorb strömende Flüssigkeit ausgeübte Widerstand geringer
ist.
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Aufgrund der vorstehenden Beschreibung dürfte erkennbar sein, daß
der erfindungsgemäße Entsafter folgende Vorteile aufweist: a) Es kann Frucht- oder
Gemüsesaft erzeugt werden, der praktisch keinerlei Breireste enthält, da die in
der durch den Filtereinsatz geströmten Flüssigkeit enthaltenen feinen Rückstände
abgeschieden werden, während die Flüssigkeit durch das Sekundärfilter geleitet wird,
das zwischen dem Filtereinsatz und dem Schleuderkorb entsteht.
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b) Der am Filtereinsatz haftende Abfall kann einfach entfernt werden,
indem der Filtereinsatz in Wasser abgespült wird, da durch die Öffnungen im Filtereinsatz
keine festen oder halbfesten Teilchen hindurchdringen, c) Der Schleuderkorb arbeitet
gleichmäßig, so daß die durch die Drehung des Schleuderkorbes erzeugten Schwingungen
und Geräusche wesentlich vermindert sind, da der zähflüssige Brei während der gesamten
Betriebszeit des Entsafters gleichmäßig auf der Innenseite des Filtereinsatzes verteilt
wird, d) Der Schleuderkorb wird nicht nennenswert mit festen und halbfesten Substanzen
verschmutzt und kann einfach gereinigt werden, indem lediglich der Abschnitt des
Schleuderkorbes,
der der Flüssigkeit ausgesetzt war, gewaschen oder abgewischt wird. Der Schleuderkorb
kann daher fest eingebaut werden.
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e) Die Flüssigkeit kann gleichmäßig und schnell aus dem Schleuderkorb
abgeführt werden, da die Dicke des zylindrischen Spaltes, der das Sekundärfilter
bildet, während des Betriebes über seine gesamte Höhe gleich gehalten wird.
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f) Der Schleuderkorb kann einfach und wirtschaftlich hergestellt werden,
da er lediglich eine geringe Anzahl von Öffnungen hat.
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g) Der Durchmesser der Öffnungen im Filtereinsatz kann zur Erleichterung
der Herstellung vergrößert werden, da er nicht kleinste Teilchen des Breis zurückzuhalten
braucht.
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h) Die Schwingungen des Entsafters können ohne Beeinträchtigung der
Saftausbeute vermindert worden, wenn die Gesamtöffnungsflächen des Filtereinsatzes
und des Schleuderkorbes entsprechend gewählt werden.
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i) Die Saftausbeute kann beträchtlich erhöht werden, wenn der Entsaftsr
mit einem Filtereinsatz aus einem Material arbeitet, dessen Berührungswinkel kleiner
als ein bestimmter Wert ist.