DE3126756A1

DE3126756A1 - Gegenstromextraktionsvorrichtung sowie verfahren zum extrahieren von loeslichen oder dispergierbaren materialien aus einer substanz

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Publication number: DE3126756A1
Application number: DE19813126756
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO; Howden Equipment Services Pty Ltd
Current assignee: Bioquip Australia Pty Ltd
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1981-07-07
Publication date: 1982-05-13
Also published as: PL232078A1; GB2079176A; FR2485942B1; PH18481A; NL8103248A; BR8104283A; ES504204A0; FR2485942A1; AT387915B; FI74623B; KR830006095A; GB2079176B; DK297381A; IT8122797A0; ES8300484A1; DK150702C; DK150702B; CH641368A5; NZ197557A; ATA301481A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Gegenstromextraktionsvorrichtung mit einem Schneckenförderer und ein Verfahren zum Extrahieren von löslichen oder dispergierbaren Materialien aus einer Substanz im Gegenstromprinzip unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung.

Gegenstromextraktions- oder Abscheidevorrichtungen sind in der Nahrungsmittelindustrie bekannt, um kontinuierlich Flüssigkeiten, lösbare Stoffe und feine teilchenförmige Materie aus den zugehörigen Feststoffen zu extrahieren. Diese Vorrichtungen umfassen im allgemeinen ein Paar parallele gegenläufige Schneckenförderer, die in einem geneigten oder vertikalen langgestreckten Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse hat die Gestalt von einer Rinne oder einem ₅ vollständig umschliessenden Rohr. Das zu behandelnde Material, z.B. geschnitzelte Zückerrüben, wird in das untere Ende ^

des Gehäuses eingegeben und durch die Schneckendrehung nach * oben befördert, während eine Extraktionsflüssigkeit (gewöhnlich Wasser) in das obere Ende des Gehäuses eingeführt wird und unter der Schwerkraft nach unten fliesst. Einschnecken-Gegenstromextraktionsvorrichtungen sind ebenfalls bekannt Diese erwiesen sich jedoch als relativ ineffizient, da die Feststoffmaterie zu einem Aufbau an einer Seite des Gehäuses neigt, während die Flüssigkeitsmasse relativ ungehindert nach unten zur anderen Seite strömen kann. Ein ähnliches Problem kann bei Doppelschnecken, jedoch in geringerem Ausmass auftreten, da die Gegendrehung eine gleichmässigere Verteilung der Feststoffe über die Breite der Schnecke fördert.

Einschneckenförderer bieten den wesentlichen Vorteil, dass sie einfacher und preisgünstiger im Vergleich zu Doppel- , Schneckenextraktionsvorrichtungen sind,und deshalb wurde ?·

schon versucht, die Wirksamkeit solcher Einschneckenextraktionsvorrichtungen zu verbessern. Es wurde nunmehr überraschend festgestellt, dass die Betriebswirksamkeit von Gegenstromextraktionsvorrichtungen erheblich durch den relativ einfachen Vorgang verbessert werden kann, dass man die Drehrichtung des Schneckenförderers intermittierend umkehrt. Die Umkehr der Drehrichtung des Schneckenförderers bewirkt, dass sich die relativ verdichtete Materialmasse während des Extraktionsprozesses aufschliesst oder öffnet, so dass die Extraktionsflüssigkeit in die Masse eindringen kann. Die Extraktionsflüssigkeit wird daher aus der Masse ausgepresst, wenn der Schneckenförderer wieder seine ursprüngliche Drehrichtung vornimmt und das gelöste und dispergierte extraktionsfähige Material weiterbefördert.

Die erfindungsgemässe Gegenstromextraktionsvorrichtung umfasst ein langgestrecktes Gehäuse in Form von einer Rinne oder einem Rohr, das an oder nahe bei einem Ende einen Einlass und an oder nahe bei dem anderen Ende einen Auslass hat, einen Schneckenförderer, der in dem Gehäuse angeordnet und um seine Längsachse drehbar ist, um das in das Gehäuse eingegebene Material von dem einen Ende zum anderen Ende zu bewegen, eine Einrichtung zum Eingeben von einer Extraktionsflüssigkeit in das andere Ende des Gehäuses, so dass die Flüssigkeit längs des Gehäuses zum einen Ende fliesst, und eine Antriebseinrichtung zur Drehung des Schneckenförderers, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebseinrichtung so gestaltet ist, dass die Drehrichtung des Schneckenförderers intermittierend umgekehrt werden kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Extrahieren von löslichen oder dispergierbaren Materialien aus einer Substanz im Gegenstromprinzip zeichnet sich dadurch aus, dass man die Dreh-

richtung von einem Schneckenförderer in der Extraktionsvörrichtung intermittierend umkehrt.

Obgleich die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf Gegenstromextraktionsvorrichtungen mit nur einem einzigen Schneckenförderer beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung ebenfalls bei Gegenstromextraktionsvorrichtungen mit einer Vielzahl von Schneckenförderern verwendet werden kann. Darüberhinaus bezieht sich die weitere Erläuterung .'auf die Verwendung von Schneckenextraktionsvorrichtungen für die Extraktion von Bestandteilen aus landwirtschaftlichen Produkten und dgl., während in der Praxis solche Vorrichtungen auch dazu verwendet werden können, um z.B. Feststoffmaterial mit einer Flüssigkeit zu imprägnieren, so dass auch eine derartige Verwendung Gegenstand der'Erfindung ist.

Gemäss einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Seite der Wendelschaufel des Schneckenförderers, die an der Bewegung des Materials zum anderen Ende des Gehäuses nicht beteiligt ist, mit einer Vielzahl von im wesentlichen radial angeordneten Rippen versehen, die längs der Länge des Schneckenförderers an beabstandeten Stellen liegen. Diese Rippen haben die Aufgabe, in Berührung mit der im wesentlichen verdichteten Masse aus dem Feststoff-Substratmaterial in der Extraktionsvorrichtung zu treten und diese Masse aufzubrechen, so dass die Extraktionsflüssigkeit in die Masse aus festem Material frei eindringen kann. Wenn erwünscht, können solche Rippen auch an der Oberfläche der Wendelschaufel angeordnet sein, die das feste Material von dem einen Ende zum anderen Ende des Gehäuses bewegt.

Vorzugsweise ist eine Filtriereinrichtung vorgesehen, um die extrahierte Flüssigkeit vor ihrer Entfernung aus dem einen

I L. U /

Ende des Gehäuses zu filtern. Die Filtriereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Platte, die sich quer über das Gehäuse an oder bei dessen einem Ende erstreckt und durch die eine Antriebswelle für den Schneckenförderer hindurchragt. Die Platte ist mit wenigstens einer Öffnung versehen, durch die die Extraktionsflüssigkeit hindurchtreten kann, und in naher Anlage zu der Platte ist eine Filterscheibe an der Plattenseite angeordnet, die dem anderen Ende des Gehäuses abgewandt liegt. Diese Filterscheibe ist so angeordnet, dass sie sich mit der Antriebswelle des Schneckenförderers längs der oder den Öffnungen in der Platte bewegt und dadurch selbständig reinigt.

Eine Einrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, um die Extraktionsflüssigkeit aus dem einen Ende des Gehäuses zurückzuführen, bis zu einer gewünschten Temperatur zu erwärmen und dann in das Gehäuse an einer Stelle wieder einzugeben, die zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende des Gehäuses liegt. Ein geeigneter Teil der aus dem unteren Ende des Gehäuses ausgegebenen Extraktionsflüssigkeit wird vorzugsweise durch einen unabhängigen Wärmeaustauscher geführt, wo dieser Teil eine Erwärmung erfährt, um dann in das Gehäuse an einer gewissen Stelle oberhalb des einen Endes zurückgeführt zu werden. Da es Ziel ist, eine rasche Erwärmung des Materials an einer frühen Behandlungsstufe vorzunehmen, sollte die erwärmte rückgeführte Flüssigkeit in die untere Hälfte des Gehäuses vorzugsweise an einer Stelle eingegeben werden, die gemessen von dem einen Ende bei etwa 1/20 bis etwa 1/4 der Gehäuselänge liegt.

Gemäss einer anderen Weiterbildung ist die Extraktionsvorrichtung ferner mit einer Einrichtung versehen, um in den unteren Bereichen des Gehäuses eine bestimmte Füllstandshöhe an Extraktionsflüssigkeit sicherzustellen, da festgestellt

wurde, dass der Feststoff-Flüssigkeitskontakt besser ist, wenn sich die Extraktionsflüssigkeit bis zu einer gesteuerten Menge in Nähe der Feststoffauslasstelle ansammeln kann. Eine geeignete Steuereinrichtung könnte beispielsweise die Füllstandshöhe an Flüssigkeit erfassen und durch eine automatische Verstellung der Ausfluss- und/oder Einfluss— menge an Extraktionsflüssigkeit entsprechende Änderung ausgleichen.

Das Gehäuse der Extraktionsvorrichtung ist vorzugsweise mit einem Mantel versehen, durch den ein Fluid strömen kann. Auf diese Weise kann die Temperatur des Gehäuses und bis zu einem gewissen Grad auch die Temperatur des darin befindlichen Inhalts gesteuert werden.

Bei der Antriebseinrichtung für die Extraktionsvorrichtung kann es sich um irgendeine geeignete Umkehreinrichtung handeln. Vorzugsweise umfasst die Antriebseinrichtung einen Elektromotor oder einen hydraulischen Motor, der umkehrbar ist. Bei einer anderen Ausfuhrungsform kann ein Umkehrgetriebe zwischen dem Motor und dem Schneckenförderer angeordnet sein.

In der gleichen Weise wie bei Extraktiönsvorrichtungen, die mit einer kontinuierlichen nach vorne gerichteten Schneckenbewegung laufen, wird das Arbeitsverhalten von erfindungsgemäss aufgebauten Extraktionsvorrichtungen durch viele Faktoren, wie beispielsweise die Art der Eingabe, die Temperatur der Eingabe, die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, die Schneckenneigung, die Schneckendrehzahl·, der Schneckenschraubenwinkel, beeinflusst, wobei die Bedienungsperson diese Faktoren verändern kann, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden. Nichtsdestoweniger stellt ein weiteres Merkmal der Erfindung der Umstand dar.

dass für eine maximale Wirksamkeit eine optimale Beziehung zwischen der Zeit, bei der die Schnecke(n) in Vorwärtsrichtung arbeitet, und der Zeit, bei der sie Rückwärtsrichtung arbeitet, vorliegt. Vorzugsweise sollte die vorwärtsgerichtete Netto-Betriebszeit der Schnecke nicht etwa mehr als 75 % ausmachen. Vorzugsweise beträgt dieser Anteil etwa 50 % und höchst vorzugsweise 25 %.

Die vorwärtsgerichtete Netto-Zeit ist definiert als :

^{X 10}°

worin bedeuten: TF = gesamte Betriebszeit der Schnecke bei Vorwärtsbewegung; TR = gesamte Betriebszeit der Schnecke bei Rückwärtsbewegung.

Der Ausstoss oder Ertrag an gewonnenen.lösbaren Feststoffen steigt an, wenn die vorwärtsgerichtete Netto-Zeit abnimmt, doch ergibt sich natürlich eine entsprechende Abnahme an Durchsatz, der zu berücksichtigen ist, wenn die optimalen wirtschaftlichen Betriebsbedingungen festgelegt werden.

Bei der Extraktionsflüssigkeit handelt es sich häufig um Wasser, jedoch können auch andere Flüssigkeiten, wie organische Flüssigkeiten oder wässrige oder organische Lösungsmittel, verwendet werden. Das Verfahren kann für die Extraktion von lösbarem oder dispergierbarem Material aus Früchten oder anderen landwirtschaftlichen Produkten, wie Zückerrüben, Zückerhirse, Trauben, Traubentrester, Tee, Zitrusfrüchten, Zitrusschalen, Äpfeln, Birnen sowie von tierischen Produkten, wie Fischköpfen und Fischabfall verwendet werden. Abfallmaterialien, wie Apfelschalen und Apfelkerne, Zitrusschalen und Traubentrester, können ebenfalls ausgiebig extrahiert werden, um die wertvollen löslichen Bestandteile/

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die normalerweise mit diesem Abfall weggeworfen werden, zu gewinnen. Lösbarer Zucker aus Apfel- oder Birnenschalen und -kernen könnten für die Zubereitung von Dosensirup verwendet oder zu'Alkohol fermentiert werden. Andere Abfälle enthalten Materialien, wie aromatisierende Farbstoffe oder spezielle nützliche Materialien, wie Pektine, die auf diese Weise gewonnen werden können. Für eine befriedigende Extraktion wird bevorzugt, dass die Materialien in teilchenförmiger Gestalt vorliegen, wobei die Partikelform so sein sollte, dass der Diffusionsweg für die Wanderung des löslichen Materials aus den Partikeln in wenigstens einer Richtung kurz ist.

Das extrahierte Substratmaterial wird aus dem Gehäuse aus dem Auslass am anderen Ende des Gehäuses ausgegeben. Der Auslass befindet sich vorzugsweise in einer Seitenwand des Gehäuses oberhalb der Höhe des Schneckenförderers. Ein Auslassförderer ist vorzugsweise vorgesehen, um das extrahierte Substratmaterial quer und nach oben von der Basis des Gehäuses zum Auslass zu bewegen. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung läuft der Auslassförderer an seinem unteren Ende um eine Rolle oder Scheibe, die auf einer Verlängerung der sich longitudinal erstreckenden Welle des Schneckenförderers gelagert ist, wobei ein Motor den Auslassförderer unabhängig vom Schneckenförderer antreibt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht von einer erfindungsgemäss aufgebauten Gegenstromextraktionsvorrichtung,

t L. U / \J »_»

Fig. 2 eine halbschematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäss aufgebaute Gegenstromextraktionsvorrichtung,

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht des Gehäuses längs der Schnittlinie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine längsgeschnittene Ansicht des unteren Endes des Gehäuses und der Schneckenextraktionsvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 5 eine grafische Darstellung bezüglich der Wirkung der intermittierenden Umkehr der Drehrichtung des Schneckenförderers bei der Gegenstromextraktionsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine grafische Darstellung bezüglich der Flüssigkeitsfüllstandshöhen im Gehäuse von einer Gegenstromextraktionsvorrichtung bei kontinuierlicher Drehung in einer Richtung und bei intermittierender Umkehrung der Drehrichtung,

Fig. 7 eine grafische Darstellung bezüglich der verbesserten Kontaktwirksamkeit von einer Gegenstromextraktionsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 8 eine grafische Darstellung bezüglich des Einflusses der Zeitdauer der Umkehrdrehung zur vorwärtsgerichteten Drehung des Schneckenförderers auf den Gewinn an lösbaren Feststoffen bei einer Gegenstromextraktionsvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 9 .eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie IX-IX in Fig. 2

■ - 13 -

Nach Fig. 1 umfasst die Gegenstromabscheide- oder -extraktionsvorrichtung 10 ein langgestrecktes rinnen- oder trogförmiges Gehäuse 11, in dem ein Schneckenförderer 12 angeordnet ist, der von einer Antriebseinrichtung 13 um seine Längsachse gedreht werden kann. Das Gehäuse 11 ist mit einem Einlasstrichter 14 versehen, über den das zu extrahierende Material eingeführt wird. Der Trichter 14 befindet' sich oberhalb des unteren Endes der Schnecke, die leicht nach oben gegen einen Auslassausguss 15 für das der Behandlung unterzogene feste Material geneigt ist. Eine Auslassleitung 16 für die Abführung der Extraktionsflüssigkeit, die in das Gehäuse 11 über eine Einlassleitung 17 eingegeben wird, ist weiter vorgesehen. Ein Wärmeaustauscher 18 ist an einer Bypassleitung 19 angeordnet, um die ausgegebene Flüssigkeit zu erwärmen und über eine Düse 21 zum unteren Ende des Gehäuses 11 zurückzuführen, so dass das in Behandlung befindliche Material erwärmt wird.

Eine Umkehreinrichtung 22 ist zwischen der Antriebseinrichtung 13 und dem Schneckenförderer 12 vorgesehen, um intermittierend die Drehrichtung des Schneckenförderers 12 umzukehren.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine Gegenstromabscheide- oder -extraktion svorichtung ähnlich der nach Fig. 1, so dass für gleiche Teile gleiche Bezugszeiehen vorgesehen sind.

Der Abscheider 10 umfasst ein rinnen- oder trogförmiges Gehäuse 11, in dem ein Schneckenförderer 12 angeordnet ist, der um seine Längsachse im Gehäuse 11 gedreht werden kann. Ein Motor 13 treibt den Schneckenförderer 12 an und umfasst eine Umkehreinrichtung 22, so dass sich die Drehrichtung der Schnecke intermittierend umkehren lässt. Der Motor 13 steht in Wirkverbindung mit der Welle 23 des Schneckenförderers über ein Paar ausgerichtete Kettenräder 24 und 2 5 und eine Kette 26, wobei das Durchmesserverhältnis der Räder 24 und

yJ I C U / Ο Kj

so gewählt ist, dass die Welle 23 und damit der Schneckenförderer 12 eine Umdrehung von 1 U/min erfährt, wenn der Motor 13 bei geeigneter Drehzahl läuft. Die Welle 23 ist in Lagern 27 und 28 gehalten, die an jedem Ende des Gehäuses 11 befestigt sind.

Der Schneckenförderer 12 umfasst eine um die Welle 23 angeordnete schraubenlinienförmige Schaufel 29. Die Schaufel 29 ist mit umfänglich gerichteten Schlitzen 30 versehen und trägt eine Vielzahl von radial sich erstreckenden·Rippen 31, die an der Seite der Schaufel oder Wendel 29 angeordnet sind, die bei der Bewegung des zu extrahierenden Materials vom Einlass- zum Auslassende des Gehäuses 11 nicht beteiligt ist.

Das zu extrahierende Material wird in das Gehäuse 11 durch den Einlasstrichter 14 eingegeben. Das extrahierte Material wird über die Auslassöffnung 15 ausgestossen. Ein Auslassförderer 50,bestehend aus einem Paar durchgehenden Ketten 51, die Förderlatten 52 tragen, ist vorgesehen, um das extrahierte Material vom unteren Ende des Gehäuses 11 längs einer Gehäuseseitenwand 53 zur Auslassöffnung 15 zu bewegen. Die Ketten erstrecken sich um drei Sätze von Zahnscheiben. Ein Scheibensatz

54 ist an der Welle 23 des Schneckenförderers 12 gelagert und kann sich frei dazu drehen. Die anderen beiden Scheibensätze

55 und 56 sind auf Wellen gelagert, die parallel zur Welle liegen. Ein Elektromotor 57 mit einer Drehzahlsteuereinrichtung ist vorgesehen, um die Scheiben 55 über einen Riemen 58 anzutreiben. Auf diese Weise kann das Material unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle 23 mit konstanter Geschwindigkeit abgeführt werden.

Am unteren Ende des Gehäuses 11 befindet sich ein Filter, um die abgeschiedene Flüssigkeit vor Auslass aus dem Gehäuse 11 zu filtrieren. Der Filter umfasst eine Endplatte 34, die mit

kleinen Öffnungen 35 versehen ist. Eine Schraube 36 und eine Anlageplatte 37 sind hinter der Endplatte 34 vorgesehen und mit der Welle 23 verbunden, so dass sie sich mit dieser drehen. Die gefilterte abgeschiedene Flüssigkeit wird über die Auslassleitung 16 zu einem Wärmeaustauscher 18 abgeführt, wo sie zunächst durch eine Austauscherplatte 38 hindurchtritt, und zwar in Gegenstrom zu einem Speisewasser in einer Leitung 17, und dann durch eine Austauscherplatte 39, wo sie in Gegenstrom zu einem Kühlwasser in einer Leitung 41 fliesst. Das nunmehr gekühlte Produkt wird dann aus dem Abscheider über die Leitung 16 ausgegeben. Ein gewisser Teil des extrahierten Saftes in der Leitung 16 wird in eine Leitung 19 abgezweigt und strömt durch eine Austauscherplatte 42, wo er eine Erwärmung durch ein in einer Leitung 43 in Gegenstrom fliessendes heisses Wasser erfährt. Dieser Teil des extrahierten Saftes gelangt dann zurück in das Gehäuse 11, um frisch eingegebenes und zu extrahierendes Material zu erwärmen. Die Leitung 19 mit der erwärmten zurückgeführten Flüssigkeit erstreckt sich in das Gehäuse 11 an einer Stelle, die auf 1/10 bis 1/4 der Gehäuselänge liegt.

Die Speisewasserleitung 17 gelangt nach Durchtritt durch die Austauscherplatte 38 in eine Austauscherplatte 44, wo das Speisewasser in Gegenstrom zu dem heissen Wasser in der Leitung 4 5 fliesst. Die Leitung 17 erstreckt sich in das Gehäuse 11 an dessen oberen Ende.

Das Gehäuse 11 ist mit einem isolierten Heisswassermantel 46 versehen. In den Mantel gelangt heisses Wasser über die Leitungen 47 und aus dem Mantel heraus über die Leitungen 48.

Beim Einsatz wird das zu extrahierende Material in das untere Ende des Gehäuses 11 eingegeben und der Schneckenförderer 12 in Drehbewegung versetzt, so dass sich das Material längs des Gehäuses 11 bewegt. Erwärmtes Speisewasser wird in das

Gehäuse 11 über die Leitung 17 eingeführt und dieses Speisewasser fliesst zusammen mit dem freilaufenden Saft aus dem Material sowie den extrahierten Substanzen und teilchenförmiger Materie durch den Filter und wird über die Austauscherplatte 42 durch die Leitung 19 zurück in das Gehäuse 11 geführt.

Bei fortschreitender Bewegung des zu extrahierenden Materials längs des Gehäuses 11 erfährt dieses eine Verdichtung durch die Schaufel 29, so dass eine kompakte Masse aus teilweise extrahiertem Material entsteht. Wenn die Drehrichtung des Schneckenförderers 12 umgekehrt wird, dringen die Rippen 31 in die verdichtete Masse ein, so dass diese aufgeschlossen wird und frisches Speisewasser zutreten kann. Wenn der Förderer 12 wieder eine Umkehrung in seine ursprüngliche Drehrichtung erfährt, wird das zu extrahierende Material erneut verdichtet und das Speisewasser zusammen mit weiterer extrahierter Materie ausgedrückt. Dieses Aufschliessen der verdichteten Materialmasse während des Extraktionsprozesses stellt einen wesentlichen Beitrag zum Arbeitsverhalten der Extraktions- oder Abscheidevorrichtung dar und führt zu einem verbesserten Ausstoss an extrahierter Materie.

Die in Fig. 5 wiedergegebenen Ergebnisse wurden mit einem Einschneckenabscheider (Länge 2 m, Durchmesser 20 cm, Schraubenwinkel 15°, Neigung 3,5°) erhalten. Zunächst wurde die mit geschnittenen Äpfeln bestückte Schnecke kontinuierlich mit einer Drehzahl von 1 ü/min in Vorwärtsrichtung gedreht; sobald ein Gleichgewichtszustand sich eingestellt hatte (der durch eine Analyse- der Auslassflüssigkeit bestimmt wurde), wurde die Schnecke über eine Zeitdauer laufengelassen, während der der Vorwärtsantrieb alle 15 see angehalten und die Schnecke über 1/20 Umdrehungen zurückgedreht wurde. Danach wurde die Schnecke wieder in kontinuierlicher Vorwärtsrichtung angetrieben. Aus Fig. 5 geht hervor, dass unmittelbar nach Aufnahme der Rück-

wärtsdrehung ein Anstieg der Flüssigkeitausstossmenge entstand, was ein Aufschliessen der Apfelmasse und damit einen Flüssigkeitsabfluss aus der Masse im oberen Teil der Schnecke anzeigt. Bei Wiederaufnahme der kontinuierlichen gleichförmigen Drehung hörte der Flüssigkeitsausfluss nach einer gewissen Zeitdauer auf, da das Extraktionswasser nicht mehr frei durch die Apfelmasse fHessen konnte, sondern in dem Zellstoffgewebe zurückgehalten wurde. Ausserdem ist auf den beträchtlichen Anstieg der Zückerkonzentration (°Brix) in der Auslassflüssigkeit während der Gegendrehphase hinzuweisen.

Die in Fig. 6 bis 8 wiedergegebenen Werte wurden" mit der gleichen Anlage erhalten, jedoch wurde die Bewegung der Schnecke automatisch so gesteuert, dass die Perioden mit Gegendrehung Sequenzen aus 100 Sekunden langen vorwärtsgerichteten Drehungen mit abwechselnden 70 Sekunden langen rückwärtsgerichteten Drehungen darstellten. Die geschnittenen Äpfel wurden in die Abscheidevorrichtung in Mengen von 352 g alle 5 Minuten eingegeben und Wasser (65°C) in einer Menge von 77,3 g/Minute dem oberen Ende der Schnecke zugeführt. In Abständen erfolgte eine Ablesung des Massenflusses,der Konzentration der Flüssigkeit und des Feststoffausstosses.

Es wurden Durchgänge mit einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung der Schnecke und mit einer überlagerten Rückwärtsdrehung vorgenommen. Am Ende von jedem Durchlauf wurden bei im Gleichgewichtszustand befindlichem System die freie Flüssigkeit und die Feststoffe, die in der Schnecke zurückgehalten worden sind, bestimmt. Die überlagerung der rückwärtsgerichteten Bewegung erhöhte die Menge an erhaltenen lösbaren Feststoffen als auch die Konzentration, bei der sie gewonnen wurden.

Fig. 6 zeigt den leichteren Strömungsweg für die Flüssigkeit durch die Apfelmasse bei vorliegender Rückwärtsbewegung.

O I ΔΌ I UO

Des weiteren wurde eine Verbesserung der Kontaktwirksamkeit zwischen den Feststoffen und der Flüssigkeit festgestellt, da die Konzentration der löslichen extrahierten Feststoffe, gemessen in ⁰Brix, höher war , wenn der Schnecke eine rückwärtsgerichtete Bewegung verliehen wurde (Fig. 7).

Der Effekt bezüglich des Ertrags an löslichen Feststoffen bei Änderung des Vorwärts/Rückwärtsdrehverhältnisses der Schnecke wurde anhand von Shiraz Trauben untersucht; die Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt.

Nachfolgend werden weitere Beispiele für das erfindungsgemässe Verfahren gegeben.

Beispiel I

Trauben der Gordo-Art, die bekanntlich sehr schwierig wegen ihrer glitschigen Eigenschaft zu verpressen sind, wurden vom Ende einer Abtropfanlage abgenommen und in einer Menge von 600 kg/h durch eine Extrusions vorrichtung geführt, die eine Schnecke mit einer Länge von 4,5 m und einem Durchmesser von 0,5m enthielt.

Die Ertragswerte aus der Extrusions vorrichtung und einer herkömmlichen Weinschneckenpresse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.

Bestandteil

Weinsehneckenpresse

Zufuhr Feststoffausstoss

Gesamte Fest stoffe %	28,56	40,05
Wasser %	71,44	59,95
Lösbare Fest stoffe %	15,20	13,90
Nicht lösbare Feststoffe %	13,36	26,15
Verhältnis von lösbaren zu nicht lösbaren Fest stoffen	1,14	0,53
% Ertrag
Lösbar aus Fest stoffen bei ge trockneten Trau- ben		53.5

Gegenstromextraktionsvorrichtung Zufuhr Feststoffausstoss

29,94	29,04
70,06	70,96
18,60	10,70
11,34	18,34

1,64

0,58

64,6

Bei einem anderen Versuch wurden 4250 kg Shiraz-Trauben extrahiert; der Gewinn an lösbaren Feststoffen betrug 82 %. Die Gleichgewichtswerte bei dieser Masse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.

Bestandteil

Lösbare Feststoffe %

Menge in kg

Gesamte lösbare Feststoffe kg

Zufuhr Feststoffausstoss

25,9 4250

1100

14,2 1290

183 Saft

20,0 4,500

•J ι /L u / vj υ

- 20 Beispiel II

Das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Limonensaft in der Karibik beträgt etwa 30 Tage. Unter Verwendung des erfindungsgemässen Gegenstromextraktionsverfahrens zum Extrahieren der geschnittenen Frucht lässt sich die Zeit zur Herstellung von Limonensaft auf 1 1/2 Stunden reduzieren.

In einem Fall war der Ertrag an Limonensaft gleich dem Gewicht der zugeführten Limonen. Dieser "Saft" ergab ein ausgezeichnetes Limonensaftgetränkt nach Verdünnung mit 4 Volumen Anteilen Wasser und Zuführung einer geeigneten Menge an Zucker zur Geschmacksverbesserung.

Beispiel III

Unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie bei Limonen ergaben 100 kg Zitronen einen "Saft", der nach Verdünnung mit 400 kg Wasser und Zufuhr von 32 kg Zucker ein ausgezeichnetes Zitronengetränkt ergab.

-SW-Leerseite

Claims

3196756

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. We ι ei« Mi^N¹Sr, «DiPt-^Hys.'ivR·?^- Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weic'kmann, Dip1.-Ch*em."B. Huber Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN WD ι ι, POSTFACH 860 820 ► * JUH

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Sdt/ht. 2.)

IitDUSERIAL

. , - . * -—, Australian , Aus-cralien

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ITev/■ South Wales,- Australien "

Gegenstromextraktionsvorrichtung sowie Verfahren zum Extrahieren von löslichen, oder dispergierbaren Materialien aus einer Substanz

PATENTANSPRÜCHE

\1y Gegenstromextraktionsvorrichtung, mit einem langgestreckten Gehäuse in Form von einer Rinne oder eines Rohres, das einen Einlass an oder nahe bei einem Ende und einen Auslass an oder nahe bei dem anderen Ende hat, einem Schneckenförderer, der im Gehäuse angeordnet und um seine Längsachse drehbar ist, um das in das Gehäuse eingegebene Material von dem einen Ende zum anderen Ende zu bewegen, einer Einrichtung zum Eingeben von einer Extraktionsflüssigkeit in das andere Ende des Gehäuses, so dass die Flüssigkeit längs des Gehäuses zum einen Ende fliesst, und einer Antriebsein-

\j ι ί. υ ι

richtung zur Drehung des Schneckenförderers, dadurch gekennzeichnet , dass die Antriebseinrichtung (13, 22) so ausgelegt ist, dass die Drehrichtung des Schneckenförderers intermittierend umkehrbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , dass die Seite der Wendelschaufel (29) des Schneckenförderers (12),die keinen Beitrag zur Bewegung des Materials in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses liefert, mit einer Vielzahl von im wesentlichen radial liegenden Rippen (31) versehen ist, die längs der Länge des Schneckenförderers an beabstandeten Stellen angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g ek e η η zeichnet durch eine Filtriereinrichtung zum Filtern der extrahierten Flüssigkeit vor deren Ausführung aus dem einen Ende des Gehäuses (11).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtriereinrichtung eine durchlöcherte Verschlusseinrichtung aufweist, die sich quer über das Gehäuse (11) an oder nahe bei dessen einem Ende erstreckt und durch die eine Antriebswelle (23) für den Schneckenförderer (12) hindurchragt,und dass in nahe anliegender Beziehung zu der oder den öffnungen in der Verschlusseinrichtung ein Filtrierelement an der Seite der Verschlusseinrichtung vorgesehen ist, die dem anderen Ende des Gehäuses abgewandt ist, wobei das Filtrierelement so angeordnet ist, dass es sich kontinuierlich längs der oder den öffnungen dreht, so dass es sich selbst reinigt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Rück-

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führung von wenigstens einem Teil der Extraktionsflüssigkeit von dem einen Ende des Gehäuses (11), zur Erwärmung der rückgeführten Extraktionsflüssigkeit auf eine bestimmte Temperatur und zur Rückführung der rückgeführten Extraktion sflüssigke it zum Gehäuse an einer Stelle, die zwischen den Enden des Gehäuses liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die rückgeführte Flüssigkeit in das Gehäuse (11) an einer Stelle wieder eingegeben, wird, die in einem Abstand von 1/20 bis 1/4 der Gehäuselänge gemessen von dem einen Ende liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die in dem einen Ende des Gehäuses (11) bei laufender Vorrichtung eine bestimmte Füllstandshöhe an Extraktionsflüssigkeit vorsieht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass ein Auslassförderer (50) an dem anderen Ende des Gehäuses (11) vorgesehen ist, um das extrahierte Material längs einer Seitenwand des Gehäuses zu dessen Auslass zu bewegen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassförderer (50) auf einer Scheibe gehalten ist, die an der Welle (23) des Sehneckenförderers (12) gelagert ist.
10. Verfahren zum Extrahieren von löslichen oder dispergierbaren Materialien aus einer Substanz in einer Gegenstromextraktionsvorrichtung gemäss den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass man die Drehrichtung

vJ I £. U /

von einem Schneckenförderer in der Extraktionsvorrichtung intermittierend umkehrt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass man die Drehrichtung des Schneckenförderers intermittierend so umkehrt, dass die Nettobetriebszeit für die Vorwärtsbewegung nicht 75 % und vorzugsweise nicht 50% überschreitet.