DE2632045C2

DE2632045C2 - Vorrichtung zur Explosionszerkleinerung von Samen, Früchten oder Pflanzen

Info

Publication number: DE2632045C2
Application number: DE2632045A
Authority: DE
Inventors: Emmy 5014 Kerpen Helwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1982-12-02
Also published as: FR2358179B1; FR2358179A1; US4132161A; DE2632045A1; CA1103987A; GB1548511A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Explosionszerkleinerung von Samen, Früchten oder Pflanzen mit wenigstens einer Druckkammer, einer darunter angeordneten Entspannungskammer sowie einem Absperrorgan zwischen Druckkammer und Entspannungskammer, wobei der Druckkammer eine Einrichtung zur Zuführung von Druckgas, insbesondere Druckluft, zugeordnet ist.

Die Zellen von Samen, Früchten oder Pflanzen stehen unter einem den atmosphärischen Verhältnissen entsprechenden Druck. Wenn diese Früchte oder Samen sich in einem Druckbehälter befinden und ein erhöhter äußerer Druck auf die Zellwände einwirkt, nimmt auch die Flüssigkeit innerhalb der Zellen diesen Druck an. Wenn dann der äußere Druck unterbrochen wird, zerreißen die Zellwände von innen nach außen und geben die darin enthaltene Flüssigkeit frei. Auf diese Weise können die in Samen, Früchten oder Pflanzen enthaltenen Säfte gewonnen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden, ohne daß es erforderlich ist, die Samen, Früchte oder Pflanzen wie bisher üblich einem mechanischen, hydraulischen oder sonstigen Druck auszusetzen.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung (FR-PS 20 30 019) ist eine Druckkammer vorhanden, die ständig unter Druck steht. Über einer im unteren Bereich der Druckkammer angeordneten Zellenradschleuse steht die Druckkammer mit einer Entspannungskammer in Verbindung. Die Entspannungskammer steht unter Atmosphärendruck. Das Zellenrad der Zellenradschleuse rotiert ständig. Das über eine ähnliche Zellenradschleuse in die Druckkam-

iü mer eingebrachte Gut wird dort unter Druck gesetzt und beim Durchtritt durch die untere Zellenradschleuse mehr oder weniger schnell druckentlastet. Da bei der Explosionszerkleinerung eine einmalige Druckbeaufschlagung mit Druckentlastung im allgemeinen nicht

ι", ausreicht, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, sind bei der bekannten Vorrichtung mehrere Druckkammern mit nachgeschalteten Entspannungskammern unter- bzw. nebeneinander angeordnet. Das ist konstruktiv aufwendig, weil eine Mehrzahl von ^leichartigen und hintereinandergeschalteten Baueinheiten notwendig ist. Die Vorrichtung läßt aber auch funktionell zu wünschen übrig, weil eine plötzliche Entspannung nicht stattfindet. Tatsächlich läßt sich nämlich eine Zellenradschleuse nicht so abdichten, daß eine plötzliehe Entspannung erst beim öffnen der betreffenden Zelle zur Entspannungskammer erfolgt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-OS 19 42 642) werden die Samen, Früchte und Pflanzen bzw. Teile davon in einem geschlossenen Druckgefäß gehalten, das nacheinander mehrfach unter Druck gesetzt und entlastet wird. Hier wird ausschließlich mit Veränderung des Druckes gearbeitet, und erst wenn das erzielte Ergebnis erreicht ist, wird die entlastete Druckkammer geöffnet, so daß dann der darin befindliche Brei entnommen werden kann. Das ist nicht nur umständlich, weil das zu behandelnde Gut die Druckkammer nicht durchläuft, sondern eingefüllt und wieder herausgenommen werden muß, sondern läßt auch im Hinblick auf die gewünschte Zerkleinerung zu wünschen übrig, weil die Dnickän^injngen sich jeweils gleichzeitig auf das gesamte im Druckbehälter befindliche Gut auswirken sollen. Das stößt jedoch dann auf Schwierigkeiten, wenn das Gut wenigstens teilweise eine breiartige Konsistenz erreicht hat und dieser Brei die unteren Schichten abschirmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung konstruktiv zu vereinfachen und funktionell zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei oder

so mehrere Druckkammern unter Zwischenschaltung von Absperrorganen übereinander angeordnet sind und daß die Absperrorgane druckgesteuerte Ventile zur Druckentlastung und Entleerung der jeweils oberen Druckkammer in die darunter befindliche Druckkammer bzw. Entspannungskammer sind. — Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Druckkammern wechselweise Mnter Druck gesetzt bzw. entlastet. Wird z. B. das untere Ventil der untersten Druckkammer geöffnet, dann strömt das in dieser Druckkammer befindliche Gut unter der Wirkung des darin herrschenden Druckes mit großer Geschwindigkeit in die darunter befindliche Entspannungskammer.

t» In der Druckkammer selbst findet keine wesentliche Entspannung statt. Diese ergibt sich erst beim Durchtritt durch das Ventil bzw. in der Entspannungskammer. Das hat den Vorteil, daß jeweils nur die durch

bzw. aus dem Vci>.I! austretenden Gutteile einer plötzlichen Druckänderung unterworfen werden, und zwar ohne daß sie einem wesentlichen Gegendruck durch benachbarte Teilchen oder, sofern das Gut bereiu einen breiartigen Zustand erreicht hat, dun!* umgeben- ι de Flüssigkeit ausgesetzt sind. Die Wirkung der plötzlichen Druckänderung auf die einzelnen Teilchen wird unterstützt durch konvektive Beschleunigungsund mechanische Wirkungen im Bereich des Ventils.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte in Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigt Fig. i >i! schottischer Darstellung eine Vorrichtung zur Explosionszerkleinerung von Samen, Früchten oder Pflanzen,

Fig.2 eine andere Ausfi-hrungsform des Gegenstan- ιί des nach Fig. 1, insbesondere zur Gewinnung von Most aus Weintrauben,

Fig.3 einen Aufprallkopf als Teil des Gegenstandes nach Fig.; oder 2.

Fig. 1 zeigt erfindungsgemäß den Ablauf und Arbeitsvorgang zur Gewinnung von Pflanzenöl aus ölhaltigen Früchten und Samen wie folg;:

Früchte oder Samen la wird konventionell pereinigt und nach entsprechender Vorbehandlung durch die Dosiervorrichtung 1 zur Auffangekammer 3 des Druckzylinders 2 eingespeist. Während dieses Vorganges ist das Ventil 6 offen, so daß das Gut la 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 m Kompressor 10 angelieferten Luftdruck geschlossen. Wenn die Kammer 4 mit dem Gut la gefüllt ist, schließt sich automatisch das Ventil 6 durch 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 Luftdruck durch Leitung 16 und Kompressor 10 bekommt, und durch das gelöcherte Rohr 12a verteilt sich der Luftdruck gleichmäßig auf das Gut la, das sich in Kammer 4 befindet. Ist der vorbestimmte Luftdruck in Kammer 4 erreicht, öffnet sich das Ventil 7 und schießt mit großer Geschwindigkeit das Gut 1 a in die drucklose Kammer 5 deren Ventil 8 geschlossen ist. Die so plötzlich in die drucklose Kammer 5 einströmenden, unter innerem Druck stehenden Zellen des Gutes la werden durch diesen inneren Druck von innen nach außen zerrissen und bilden einen Brei. Wenn die ganze Menge des Gutes la von der Kammer 4 in die Kammer 5 gefallen ist, schließt sich das Ventil 7 durch Druckluft, die durch das Ventil 15, Leitung 16 und Kompressor 10 zugeführt wird. Gleichzeitig öffnet sich das Ventil 6 und gibt freie Öffnung zum Einfüllen des nächsten zur Zerkleinerung bestimmten Gutes la. Wenn das Ventil 7 geschlossen wurde, öffnet sich das Druckventil 14 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 sich das Ventil 8 to und läßt den unter Druck stehenden Brei la 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 la wird durch die Schneckenpumpe lh, Jje durch das Verbindungsstück 17 mit der Kammer 9 »'--«rbundon ist und durch dai Regelventil 19, Leitung :.:j. Einlaüfuicbt.·,- ti du erster Trenn- und Waschvorrichtung 22 zugeführt.

ϊιί dieser Vorrichtung 22 werden durch Zentrifugalkraft die Feststoffteile von den flüssigen Teilen getrennt, vnjbiii gleichzeitig durch die Leitung 40, Dreivvogciiahn 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 durch die Zentrifugalkraft von öl und anderen flüssigen Teilen befreiten Feststoffe 38 gehen durch den Auslauftrichter 23 in den Einlauftrichter 24 der zweiten Trenn- und Waschvorrichtung 25 ein. Hier wiederholt sich der obenerwähnte 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 la und die Abteilung 55 zur Auslieferung der Feststoffrückstände.

Der Trenn- und Waschprozeß läuft in 'folgender Form ab:

Die in 22 getrennten Feststoffteile fallen durch Auslauftrichter 23 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 la trifft. Hier werden nochmal die Feststoffrückstände ausgewaschen und angereichert mit Öl wird das Gemisch durch die Öffnung 39, Leitung 40 und Dreiwegehahn 26 in die erste Trennvorrichtung rückgeführt.

Die so mit Öl angereicherte Waschflüssigkeit vermischt sich beim Waschprozeß mit der Hauptmenge des Öles und wird als konzentrierte Öl-Wassermischung durch die Öffnung 35, Leitung 36 in den Sammelbehälter 37 geschickt. Die so ausgewaschenen und von allen Ölresten befreiten Feststoffrückstände fallen durch die Abteilung 55, Auslauftrichter 41 aus der Trennvorrichtung 25 auf ein Fördersystem 44.

Das sich im Sammelbehälter 37 befindende Öl-Wassergemisch wird durch die Pumpe 56, Leitung 45 zum Einlaufstutzen 46 des Spezialseparalors 47 geleitet und durch das Ventil 48, Leitung 49, Hauptventil 33 Steuerwasser zugeführt. Der Separator 47 trennt das ganze Fruchtwasser und feine Feststoffpartikel ab und läßt durch die Öffnung 52 reines wasserfreies Öl in die Lagertanks fließen. Durch die öffnung 50 wird das Fruchtwasser der Wasserkammer des Separators 47 im Kreislauf zurückgeführt, während durch die Öffnung 51 das schlammhaltige Fruchtwasserkonzentrat aus den Düsen der Separatortrommel 47 ausfließt.

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

Nach dem Eintritt des unter Druck zerkltinerten Traubenbreies Xa in die Entspannungskammer 9 wird durch die Schneckenpumpe 18, Regelventil 19. Leitung dci TrauScnbrsi -j dem Einlauftrichter 2\ der Trennvorrichtung zugeleitet. Der O-eiwegehahn ?.^r· bleibt geschlossen und die Flüssigkeit (Most) wird durch

clic Zentrifugalkraft von den Fcststoffteilcn getrennt und fließt durch die Öffnung 35, Leitung 36 in den Sammelbehälter 37. Die von allen Flüssigkeiten getrennten Feststoffteile 38 werden durch den Auslauftrichter 23, Öffnung 41 auf das Fördersystem 44 fallen und wegbefördert. Aus dem Sammelbehälter 37 wird der Most mit der Pumpe 56 durch Leitung 45 zum Separator 47 geleitet, der den reinen von allen Verunreinigungen befreiten Most durch die Öffnung 52 zur weiteren Verarbeitung fördert, während die Feststoffteile durch die öffnung 51 ausgestoßen werden.

F.rfinclungsgemäß kann dieser Ablauf und Arbeitsvorgang auch zur Gewinnung von /.ucker aus zuckerhaltigen Früchten oder Pflanzen verwendet werden.

Die auf übliche Art gereinigten Früchte und Pflanzen werden in einer Reib- oder .Schnitzelvorrichtung vorzerkleincrt. Das ausfallende vorzerklcinertc (int 1.7 wird gemäß F i g. 1 durch die Dosiervorrichtung 1 zur Auffangekammer 3 des Druckzylinders 2 eingeführt. Von jct/.t »η liiuft der Zerkleincpjn^nro·"^ ^m'' drm gleichen Funktionsvorgang ab, nur unter der Bezeichnung 1,-j wird zuckerhaltige Früchte oder Samen \ erstanden.

Das in die Lntspannungskammer 9 fallende Gut I;) wird durch die Schneckenpumpe 18. Regelventil 19 und Leitung 20 zur weiteren Verarbeitung in eine oder mehrere mehrstufige Auswasch- und Trennvorrichtung 22, 25 im GegcriMiomprinzip ausgewaschen und die Feststoffteile von den Flüssigkeiten getrennt, wobei eier flüssige Teil in dem Sammelbehälter 27 aufgefangen wird.

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 Frhöhung des Zerklcinerungseffekles kann man eine dem zu verarbeitenden Gut entsprechende Prallvorrichtung 57 anschließen. Diese Prallvorrichtung kann unter einer oder mehreren Druckkammern unter dem Austrittsventil 7 angebracht werden.

F' i g. J zeigt erfindungsgemiiH die Prallvorrichtung 57 bestehend aus dem Verbindungsstück 59, das die Prallvorrichtung 57 mit dem Auslriitsventil 7 der gewählten Kammer 2 durch die Flansche 58 verbindet. Dieses Verbindungsstück weist in seinem Innern eine dem zu verarbeitenden Gut entsprechende mehr oder weniger konische Trichterform 60 auf. Der breitere Durchmesser hl der trichterförmigen konischen Aushöhlung entspricht dem inneren Durchmesser des gewählten Austrittsventiles 7 tier Druckkammer 2. Die Alislauföffnung 62 ties Verbindiingssiüekcs 59 hat einen dem zu verarbeitenden Gut entsprechenden kleinen Durchmesser und bewirkt einen Düseneffekt dadurch, daß das ausströmende zerkleinerte Gut \;i 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 trichterförmigen Umhüllung 65 durch Querverbindung 66 befestigt. Auf dem einen F.nde des Prallkopfes 63 ist mittig eine unter bestimmtem Winkel angefertigte Vertiefung 63;/ zur Veränderung des Aufpralhvinkeis eingearbeitet. Am gegenseitigen Fndc hat der Prallkopf 63 eine Regelschei!)' 67 mit großem Durchmesser. Der Prallkopf 63 kann in seiner Fassung 64 beliebig auf und abgedreht werden und so die F.ntfernung zwischen Austrittsdiisc 62 und Pr.illkopf 63 regeln. Ist eine flache Aufprallflächc gewünscht, kann der Prallkopf 63 aus der Fassung 64 herausgeschraubt werden und umgekehrt wieder eingedreht werden, so daß die Regelscheibe 67 gegenüber der Düscnöffnunp 62 liegt und so einen anderen Aufpraiieifeki bew;: -.:.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Explosionszerkleinerung von Samen, Früchten oder Pflanzen mit wenigstens einer Druckkammer, einer darunter angeordneten Entspannungskammer sowie einem Absperrorgan zwischen Druckkammer und Entspannungskammer, wobei der Druckkammer eine Einrichtung zur Zuführung von Druckgas, insbesondere Druckluft, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Druckkammern (2, 5) unter Zwischenschaltung von Absperrorganen (7) übereinander angeordnet sind und daß die Absperrorgane druckgesteuerte Ventile (7, 8) zur Druckentlastung und Druckentleerung der jeweils oberen Druckkammer (2, 5) in die darunter befindliche Druckkammer (5) bzw. die Entspannungskammer (9) sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter jeder Entspannungskammer (9) eine mit Verbindungsstück (17) versehene Förderpumpe (18) angebracht ist, die das zerkleinerte und entspannte Gut zur weiteren Verarbeitung fördert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsöffnung der Ventile (7, 8) der einzelnen Druckkammern jeweils ein Aufprallkopf (63) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallkopf in Richtung auf das zugeordnete Ventil (7, 8) verstellbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallkopf (63) mittig ü.i Querverstrebungen (66) gehalten und in eine Gewindefassu.ng (64) eingeschraubt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallkoni (63) von beiden Seiten in die Gewindefassung (64) einschraubbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallkopf (63) an einem Ende eine zentrierte Vertiefung (63a^und auf der anderen Seite eine Regelscheibe (67) mit großem Durchmesser aufweist.