DE2632045A1

DE2632045A1 - Vorrichtung und verfahren zur trennung fluessiger teile von feststoffen der samen und fruechte

Info

Publication number: DE2632045A1
Application number: DE19762632045
Authority: DE
Inventors: Emmy Helwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1978-01-19
Also published as: CA1103987A; GB1548511A; US4132161A; FR2358179B1; DE2632045C2; FR2358179A1

Description

Anmelder J Emmy HeIwig

5151 Esoh bei Bergheim Hauptstr. 73

Vorrichtung und Verfahren zur Trennung flüssiger Teile von Feststoffen der Samen und Früchte.

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung flüssiger Teile von Feststoffen der Früchte und Samen für die Herstellung von Fruchtsäften und öl.

Es ist allgemein bekannt, daß zur Gewinnung der flüssigen Teile der Früchte und Samen die Trennung der Feststoffe, naoh entsprechender Vorbehandlung, mit mechanischen, hydraulischen Schneoken- und Filterpressen durchgeführt wird. Bei ölhaltigen Früchten und Samen wird von den ausgepreßten Feststoff rückstände η die nooh zurückgehaltene erhebliche Menge von Ölanteil mit Solventien extrahiert und die Solventien anschließend rückgewonnen. Es ist auch bekannt, daß die Flüssigkeit sich im ßauminnern nicht zusammenpressen läßt* sondern einen Gegendruok, dem von außen angewandten Druok entsprechend, erzeugt.

Die Samen und Früchte entstehen aus kleinen Zellen. In den Zellen sind die flüssigen Bestandteile (Saft, öl u.a.) von Zellwänden umsohlossen (Membranen). Dieser Zellsaft steht immer unter einem, dem atmosphärischen Verhältnissen entsprechenden Druck. Wenn diese Früchte und Samen sich in einem Druckbehälter

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befinden und ein erhöhter äußerer Druck auf die Zellwände einwirkt, erfolgt eine gewisse Angleiohung des Flüssigkeitsdruckes innerhalb der Zellen. Wenn jetzt plötzlich der äußere Druck unterbrochen wird, weil der innere Zeilendruck in dieser kurzen Zeit nicht vermindert werden kann, zerreißen die Zellwände von innen naoh außen und geben der Flüssigkeit freien Lauf.

Der aus Fasern, Fruchtsaft, eventuell öl und anderswertigen Bestandteilen bestehende Brei wird in mehrstufigen Spezialvorrichtungen, im Gleich- und /oder Gegenstromprinzip mit kaltem oder lauwarmen Wasser, zur Gewinnung der flüssigen und gelösten Anteile ausgewaschen und von den Feststoffteilen getrennt. Die so getrennte Flüssigkeit wird einer dem zu gewinnenden Endprodukt entsprechenden Nachbehandlung unterworfen bis der reine Saft oder das öl die Gebrauohsqualität erreicht hat. Die Feststoffrückstände werden getrennt weiter verarbeitet oder verworfen.

Dieses Zerkleinerungsverfahren und die dazugehörenden "Vorrichtungen sind gut geeignet, zur Gewinnung von Fruchtsäften aller Art, insbesondere Traubenmost, oder zur Herstellung von Speiseöl aus ölhaltigen Früohten und Samen, ohne die kostspieligen mit großem Aufwand verbundenen· mechanischen, hydraulischen Schneoken-oder Filterpressen zu benützen. Außerdem wird die Explosionsgefahr beim Speiseöl und Solventienrüokgewinnung ausgeschlossen.

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Zusammenfassend die typischen Merkmale der Erfindung*

1. Mehrstufige Druokzerkleinerungs-Zylinder.

2. Trennvorrichtung zur Trennung der flüssigen Teile von den Feststoffen.

3· ^Die im Gleich- und/oder Gegenstrom arbeitende Auswaschvorrichtung.

4· ^Die kontinuierliche Austragung der Feststoffteile und Fruchtwasser bei ölhaltigen Früohten und Samen.

5· Die Trennung des Wassers vom öl bei der Herstellung von Pflanzenölen.

Funktionsweise der Vorrichtung zur Zerkleinerung der Früchte und Samen und die Trennung der Flüssigteile von den Feststoffen, mit anschließendem Auswaschen ist erfindungsgemäß in der Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, viel mehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abweichungen möglioh.

Es zeigen«

Fig» 1 den Arbeitsvorgang der Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung des -Pflanzenöles und die Trennung von allen Feststoffteilen, Fruchtwasser.

Fig. 2 Die Gewinnung von Most aus Weintrauben.

Fig. 3 Die Prallvorriohtung.

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Fig. 1 zeigt erfindungsgemäß den Ablauf und Arbeitsvorgang zur Gewinnung von Pflanzenöl aus ölhaltigen Früchten und Samen wie folgt»

Frfiohte oder Samen 1a wird konventionell gereinigt und nach entsprechender Vorbehandlung durch die Dosiervorrichtung 1 zur Auffangekammer 3 des Druckzylinders 2 eingespeist. Während dieses Vorganges ist das Ventil 6 offen, sodaß das Gut 1a unbehindert in die erste Druckkammer 4 des Druckzylinders 2 einfallen kann. Während dieses Füllprozesses ist das Ventil 7 durch das Regelventil 15 Leitung 16 und Kompressor 1o angelieferten Luftdruck geschlossen. Wenn die Kammer 4 mit dem Gut 1a gefüllt ist, schließt sioh automatisch das Ventil 6 duroh Luftdruck, der durch das Ventil 13» Leitung 16 und Kompressor 10 angeliefert wurde. Wenn das Ventil 6 geschlossen ist, öffnet sich das Luftdruckventil 12, das auch seinen Luftdruok durch Leitung 16 und Kompressor 10 bekommt, und duroh das gelöcherte Rohr 12a verteilt sioh der Luftdruok gleichmäßig auf das Gut 1a, das sich in Kammer 4 befindet. Ist der vorbestimmte Luftdruck in Kammer 4 erreicht, öffnet sioh das Ventil 7 und schießt mit großer Geschwindigkeit das Gut 1a in die druoklose Kammer 5 deren Ventil 8 geschlossen ist. Die so plötzlioh in die druoklose Kammer 5 einströmenden, unter innerem Druok stehenden Zellen des Gutes 1a werden duroh diesen inneren Druck von innen nach außen zerrissen und bilden einen Brei. Wenn die ganze Menge des Gutes 1a von der Kammer 4 in die Kammer 5 gefallen ist, schließt sioh das Ventil 7 duroh Druokluft, die duroh das Ventil 15» Leitung 16 und Kompressor

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zugeführt wird. Gleichzeitig öffnet sich das Ventil 6 und gibt freie öffnung zum Einfüllen des nächsten zur Zerkleinerung "bestimmten Gutes 1a. Wenn das Ventil 7 geschlossen wurde, öffnet sioh das Druckventil I4 und durch die Leitung 16, Kompressor 10 und liefert die vorbestimmte Druckluft durch das gelöcherte Rohr 14a zu dem sich in der Kammer 5 befindenden und schon einmal von der Kammer 4 in die Kammer 5 zerkleinerten -Brei, gleichmäßig verteilt in den Brei. Ist in der Kammer 5 der vorbestimmte Druck erreicht, öffnet sioh das Ventil 8 und läßt den unter Druok stehenden Brei 1a mit großer Geschwindigkeit in die Entspannungskammer 9 wobei die bisher noch nicht zerkleinerten Zellen auch zerrissen werden.

Inzwischen ist auch schon die Kammer 4 wieder gefüllt und der Prozeß wiederholt sich alternativ zwischen Kammer 4 und 5·

Das zerkleinerte breiartige Gut 1a wird durch die Schneckenpumpe 13, die durch das Verbindungsstück I? mit der Kammer 9 verbunden ist, und durch das Regelventil I9» Leitung 20, Einlauftrichter 21 der ersten Trenn- und "Waschvorrichtung 22 zugeführt. . ' :

In dieser Vorrichtung 22 werden durch Zentrifugalkraft die Feststoffteile von den flüssigen Teilen getrennt, wobei gleichzeitig durch die Leitung 40, Dreiwegehahn 26 das zugeführte Öl-Wassergemisch ausgewaschen wird. Diese mit öl aufkonzentrierte Mischung wird durch die öffnung 35 der Vorrichtung 22 und Leitung 36 in den Sammelbehälter 37 geleitet. Die duroh die Zentrifugalkraft von öl und anderen flüssigen Teilen befreiten Feststoffe 3'8

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gehen durch den Auslauftrichter 23 in den Einlauftrichter 24 der zweiten Trenn- und Waschvorrichtung 25 ein. Hier wiederholtsich der oben erwähnte Trenn- und Waschvorgang mit dem Unterschied, daß die Trenn- und Waschvorrichtung 25 im innern in drei Abteilungen getrennt ist. Die Abteilung 53 und 54 dienen zur zweistufigen Trennung und Auswaschung des Gutes 1a und die Abteilung 55 zur Auslieferung der Feststoffrückstände.

Der Trenn- und Wasohprozeß läuft in folgender Form ab:

Die in 22 getrennten Feststoffteile fallen durch Auslauftrichter und Einlauftrichter 24 in die zweite Vorrichtung 25· Während des Eintretens der Feststoffteile wird durch die Leitung 28, Abzweigung 32 und das Ventil 30 frisches Wasser in die Abteilung 54 eingeführt, das die in diese Abteilung fallenden Feststoffteile auswäscht und mit dem restlichen ölanteil angereichert, durch die öffnung 41, Leitung 42 und Dreiwegehahn 29 in die Abteilung 53 tritt, wo es sich mit dem vom Einlauftrichter 24 einfallenden Gut 1a trifft. Hier werden nachmal die Feststoffrückstände ausgewaschen und angereichert mit öl wird das Gemisch durch die Öffnung 39» Leitung 4O und Dreiwegehahn 26 in die erste Trennvorrichtung rückgeführt.

Die so mit öl angereicherte Waschflüssigkeit vermisoht sich beim Waschprozeß mit der Hauptmenge des Öles und wird als konzentrierte öl-Wassermischung durch die öffnung 35> Leitung 36 in den Sammelbehälter 37 gesohiokt. Die so ausgewaschenen und von allen

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ölresten "befreiten Feststoffrückstände fallen duroh die Abteilung 55» Auslauf trichter 4"· aus der Trennvorrichtung 25 auf ein Fördersystem 44·

Das sich im Sammelbehälter 37 "befindende Öl-Wassergemisoh wird duroh die Pumpe 56* Leitung 45 zum Einlaufstutzen 46 des Spezialseparators 47 geleitet und duroh das Ventil 48, Leitung 49» Hauptventil 33 Steuerwasser zugeführt. Der Separator 47 trennt das ganze Fruchtwasser und feine Feststoffpartikel ah und läßt durch die öffnung 52 reines wasserfreies öl in die Lagertanks fließen. Durch die öffnung $0 wird das Fruohtwasser der Wasserkammer des Separators 47 im Kreislauf zurüokgeführt, während durch die öffnung 5^ das schlammhaltige Fruchtwasserkonzentrat aus den Düsen der Separatortrommel 47 ausfließt.

Fig. 2 erläutert durch ein Beispiel die Gewinnung von Most aus Weintrauben, wobei die Druokzerkleinerungsphase den gleichen FunktionsVorgang behält wie bei Fig. 1 nur unter der Bezeichnung Gut 1a wird Traubenbrei verstanden.

Nach dem Eintritt des unter Druck zerkleinerten Traubenbreies 1a in die Entspannungskammer 9 wird duroh die Sohneokenpumpe 18, Hegelventil I9, Leitung 2o der Traubenbrei zu dem Einlauftrichter der Trennvorrichtung zugeleitet. Der Dreiwegehahn 26 bleibt geschlossen und die Flüssigkeit (Most) wird duroh die Zentrifugalkraft von den Feststoffteilen getrennt und fließt duroh die

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öffnung 35» Leitung 36 in den Sammelbehälter 37· Die von allen Flüssigkeiten getrennten Feststoffteile 38 werden duroh den Auslauftriehter 23» öffnung 41 auf das Fördersystem fallen und wegbefordert. Aus dem Sammelbehälter 37 wird der Most mit der Pumpe 45· 56 duroh Leitung 45 zum Separator 47 geleitet, der den reinen von allen Verunreinigungen befreiten Most duroh die öffnung 52 zur weiteren Verarbeitung fordert, während die Feststoffteile duroh die öffnung 5¹ ausgestossen werden.

Erfindungsgemäß kann dieser Ablauf und Arbeitsvorgang auoh zur Gewinnung von Zucker aus zuckerhaltigen Fruchten oder Pflanzen verwendet werden.

Die auf übliche Art gereinigten Früchte und Pflanzen werden in einer Heib- oder Sohnitzelvorriohtung vorzerkleinert. Das ausfallende vorzerkleinerte Gut 1a wird gemäß Fig. 1 duroh die Dosiervorrichtung 1 zur Auffangekammer 3 des Druckzylinders 2 eingeführt. Von jetzt an läuft der ZerkleinerungsprozeS mit dem gleiohen Funktionsvorgang ab, nur unter der Bezeichnung 1a wird zuckerhaltige Früohte oder Samen verstanden.

Das in die EntspannungskaBuaer 9 fallende Gut 1a wird durch die Schneckenpumpe 18, Regelventil 19 und Leitung 20 zur weiteren Verarbeitung in eine oder aehrere mehrstufige Auewasoh- und Trennvorrichtung 22,25 i» Gegenstromprinzip ausgewaschen und die Feetetoff teile von den Flüssigkeiten getrennt, wobei der flüssige in den Sammelbehälter 27 aufgefangen wird.

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Die getrennten und vom Zucker befreiten Feststoffteile fallen auf ein Fördersystem 44 das diese aus der Anlage hinaus fördert. Aus der so gewonnenen zuckerhaltigen Flüssigkeit kann auf verschiedene Art und Weise der Zucker hergestellt werden.

Bei der Verarbeitung von harten Samen, Schalen oder zur Erhöhung des Zerkleinerungseffektes kann man eine, dem zu verarbeitenden Gut entsprechende Prallvorrichtung 57 anschließen. Diese PralIvorrichtung kann unter einer oder mehreren Druokkammern unter dem Austrittsventil 7 angebracht werden.

Fig. 3 zeigt erfindungsgemäß die Prallvorrichtung 57 bestehend aus dem Verbindungsstück 59» das die Prallvorrichtung 57 mit dem Austrittsventil 7 der gewählten Kammer 2 duroh die Flansche 58 verbindet. Dieses Verbindungsstück weist in seinem Innern eine dem zu verarbeitenden Gut entsprechende mehr oder weniger konisohe Triohterform 60 auf. Der breitere Durohmesser 61 der trichterförmigen konischen Aushöhlung entspricht dem inneren Durohmesser des gewählten Austrittsventiles 7 der Druckkammer Die Auslauföffnung 62 des Verbindungsstückes 59 hat einen dem zu verarbeitenden Gut entsprechenden kleinen Durchmesser und bewirkt einen Düseneffekt daduroh, daß das ausströmende zerkleinerte Gut 1a gebündelt auf den Prallkopf 63 mit noch höherer Geschwindigkeit aufprallt. Der Prallkopf 63 ist ein mit Aussengewinde versehener Stahlzylinder, der in eine Fassung eingeschraubt ist. Die Fassung 64 wird in der triohterförmigen Umhüllung 65 duroh Querverbindung 66 befestigt befestigt. Auf dem einen Ende des

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Prallkopfes 63 ist mittig eine unter bestimmtem Winkel angefertigte Vertiefung 63a zur Veränderung des Aufprallwinkels eingearbeitet. Am gegenseitigen Ende hat der Prallkopf 63 eine Regelscheibe 67 mit großem Durchmesser. Der Prallkopf 63 kann in seiner Fassung 64 beliebig auf und abgedreht werden und so die Entfernung zwischen Austrittsdüse 62 und Prallkopf regeln. Ist eine flache Aufprallfläche gewünscht, kann der Prallkopf 63 aus der Fassung 64 herausgeschraubt werden und umgekehrt wieder eingedreht werden» sodaß die Regelscheibe 67 gegenüber der Düsenöffnung 62 liegt und so einen anderen Aufpralleffekt bewirkt.

Esch, den 15.7.I976

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Claims

1976 Patentansprüche

1. Vorrichtung und Verfahren zur Trennung flüssiger Teile von Feststoffen der Samen, Früchte und/oder Pflanzen daduroh gekennzeichnet, daß das Gut in einen Druckbehälter unter erhöhtem den Guteigensöhaften entsprechenden Luft- oder Gasdruok unterworfen wird und nach plötzlichem Unterbrechen des äußeren Druckes, die Zellsysteme restlos durch den im Innern der Zellen "befindlichen Ausgleichsdruok von innen nach außen bei der Entspannung zerrissen und in kontinuierlicher Arbeitsweise aus dem restlos aufgeschlossenen Brei duroh anschließende Auswaschung mit kalter Flüssigkeit z.B. Wasser im Gleich- oder Gegenstromprinzip konzentriert und anschließend nach der Trennung der nicht verwendbaren Feststoffteile, die Flüssigkeit dem zu gewinnenden Endprodukt entsprechender Nachbehandlung unterworfen wird bis der reine Saft, öl oder Zucker die Gebrauchsqualität erreicht hat, wobei die Feststoffrückständeweiter verarbeitet oder verworfen werden.

2. Vorrichtung und Verfahren naoh Anspruoh 1 dadurch gekennzeichnet, daß der zur Bruokzerkleinerung der Zellen des zu verarbeitenden Gutes benötigte Druok durch Luft oder Gas in Naturform oder durch Ozonisierung sterilisiert angewendet wird.

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3· Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzerkleinerungszylinder (2) in seinem Innern ein, zwei oder mehrere Druckkammern (2+5) aufweist, wobei die einzelnen Druckkammern voneinander durch druckgesteuerte Ventile(7 +8) und im nötigen Fall mit Aufprallkopf (57) versehen, getrennt aufgebaut sind und sich unter der untersten Druckkammer die Entspannungkammer (9) befindet, in der das eingeschossene Gut durch den im Innern der Zellen entstandenen Ausgleichsdruok von innen nach außen zerrissen und aufgesammelt wird.

4· Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Druokkammern übereinander, nebeneinander oder kreisförmig aufgebaut sind und die einzelnen Druokkammern unten eine Entspannungskammer aufweisen, sodaß die Förderpumpe der ersten Druckkammer das zerrissene entspannte Gut aus der Entspannungskammer in den Einlauftrichter der nächsten Druckkammer befördert und so die zwei- oder mehrstufige Druckzerkleinerung siohert.

5· Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß unter jeder Entspannungskammer eine mit Verbindungsstück (17) versehene, dem Gut entsprechende Förderpumpe (18) angebracht ist, die das zerkleinerte und entspannte Gut zur weiteren Verarbeitung fördert.

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6. Vorrichtung und Verfahren naoh Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,daß eine Vorriohtung(22+25) durch Anwendung der Zentrifugalkraft die Feststoffe von den flüssigen Teilen des zerkleinerten Gutes mehrstufig trennt, wobei gleichzeitig die zugeführte Waschflüssigkeit z.B. Wasser im Gleich- oder Gegenstromprinzip die wertvollen Bestandteile auswäscht und aufkonzentriert, in einen Sammelbehälter (37) schiokt und die so mehrstufig von den zu gewinnenden Bestandteilen befreiten Feststoffe zur weiteren Verarbeitung fördert.

7« Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsöffnung der Ventile (7 +8) der einzelnen Druckkammern ein mit Aufprallkopf (57) versehene Vorrichtung angekoppelt wird, die das mit Düseneffekt ausströmende Gut auf disen regelbaren Aufprallkopf (57) gebündelt leitet und so den Zerkleinerungseffekt erheblich vergrößert.

8. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufprall-Vorrichtung (57) der der Aufprallkopf mittig mit Querverstrebungen (66) befestigt und mit einer mit Gewinde versehenen Fassung (64) regelbar eingeschraubt und zylinderisch mit dem äußeren Gewinde so ausgebildet ist, daß auf einem Ende eine zentrierte Vertiefung (63a) und auf dem anderen Ende eine Regelscheibe (-67) mit großem Durchmesser ist, sodaß dieser Aufprallkopf wahlweise so eingeschraubt werden kann, daß die Vertiefung oder die Regelscheibe gegen das Auslaufventil (62) der Aufprallvorrichtung gerichtet ist.

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9· Vorrichtung und Verfahren nach Anspruoh 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern des Druckzylinders die zur Druckerzeugung "benötigte Luft oder Gas zur gleichmäßigen Verteilung durch ein mittig eingeführtes gelöchertes Hohr (i2a + 14a) geleitet wird.

10. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung und Klärung des gewonnenen Produktes einer oder mehrere Separatoren (47) angeschlossen sind.

11. Vorrichtung und Verfahren naoh Anspruoh 1 his 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Auswaschen, Eeinigen und Trennen der flüssigen Teile von den Feststoffen ohne Erwärmung erfolgt.

12. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 "bis 11 daduroh gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsgang kontinuierlich durchgeführt wird.

13· Vorrichtung und Verfahren naoh Anspruoh 1 bis 12 daduroh gekennzeichnet, daß alle Phasen des Prozeßablaufes direkt und unmittelbar hinter- oder nebeneinander gekoppelt sind.

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