Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Zucker
aus gehäckseltem Zuckerrohr, das mit etwa Umgebungstemperatur
angeliefert und dann kontinuierlich durch einen Diffuseur geführt
und hierbei für die Extraktion auf etwa 75°C angewärmt
wird, wobei am Ende des Diffuseurs der Bagasse im Gegenstrom
etwa 75°C warme Imbibitionsflüssigkeit zugegeben wird, die dann
am Anfang des Diffuseurs aus der Bagasse als Abzugssaft abgezogen
und anschließend einer weiteren Aufbereitung unterworfen
wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Extrahieren
von Zucker aus gehäckseltem Zuckerrohr.
Die im Einsatz befindlichen Zuckerrohrdiffuseure bestehen im
Prinzip aus einem rechteckigen, abgedeckten horizontalen Trog,
in dem ein feststehendes oder mitlaufendes Bodensieb zur Trennung
der verschiedenen Säfte aus der Bagasse angeordnet ist. Um
Zucker aus dem gehäckselten Zuckerrohr zu gewinnen, wird bei der
horizontalen Bagassediffusion mehrstufig Imbibitionsflüssigkeit
von oben dem sich in horizontaler Richtung bewegenden Bagassebett
im Gegenstrom zugegeben. Die Imbibitionsflüssigkeit perkoliert
durch die Bagasseschicht und dann durch das Bodensieb,
wird anschließend in einer unten liegenden Saftwanne aufgefangen
und dann aus dieser Saftwanne mit einer Pumpe zur jeweils nächsten
Perkolationsstufe gepumpt, um dort wiederum das Bagassebett
zu durchlaufen. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrfach, bis der
zwischenzeitlich immer mehr mit Saccharose angereicherte und
mehrfach zwischenerwärmte Zirkulationssaft den Diffuseuranfang
erreicht und dort als Rohsaft abgezogen wird, der anschließend
einen Reinigungsprozeß durchläuft und dann durch mehrstufige
Eindampfung in Dicksaft überführt wird, der dann einer Kristallisationsstation
zugeführt wird.
Dieses weltweit eingesetzte Verfahren weist insbesondere folgende
Nachteile auf:
- Die Bagasseteile können keinen hundertprozentigen Flüssigkeitskontakt
haben, da sonst Saft-Bypass oder Saftrezirkulation
auftreten und damit Extraktionsverluste entstehen
würden.
- Durch das multiple Umpumpen der Säfte werden 12 - 15 Zwischensaftpumpen
benötigt einschließlich der entsprechenden
Saftwannen, Rohrleitungssysteme und Armaturen und der Brüdenhaube.
- Durch das multiple Umpumpen sammelt sich eine sogenannte
Bagacillo-Schicht auf der Bagasseoberfläche mit dem Nachteil
von erhöhtem Saft-Bypass und/oder Saftrezirkulation.
- Die genannte Bagacillo-Schicht muß mit Hilfe einer Vielzahl
von Auflockerungsschnecken mit der Bagasse-Schicht vermischt
werden. Die Antriebsleistung der benötigten Auflockerungsschnecken
entspricht fast dem Doppelten der Antriebsleistung
des Diffuseurhauptantriebes bei Diffuseuren
mit feststehendem Sieb.
- Durch das multiple Saftumpumpen sowie der Saftverteilung
zum Bagassebett, das regenartige Austreten der Säfte vom
Siebboden zu den Saftwannen und durch den hiermit umbauten
Raum entsteht ein großer Energieverlust durch Abstrahlung,
woraus sich ein erhöhter Dampfverbrauch ergibt.
- Bedingt durch das horizontale System ist die benötigte Imbibitionsflüssigkeitsmenge
verhältnismäßig hoch.
- Es werden mehrere Förderelemente zum Sammeln und Weitertransport
der ausgelaugten Bagasse zu der üblicherweise
vorgesehenen Entwässerungsmühle benötigt. Außer den entsprechenden
Maschinenkosten entsteht auf dem Transportweg
ein weiterer Energieverlust durch sich abkühlende Bagasse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Extrahieren von
Zucker aus gehäckseltem Zuckerrohr verfahrens- und vorrichtungsmäßig
zu verbessern.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird diese
Aufgabe gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte
gelöst:
a) Aus dem gehäckselten Zuckerrohr wird ein Bagassestrang gebildet,
der mit seinem vollen, über die Förderstrecke durch
den Diffuseur weitgehend kontinuierlich gehaltenen Strangquerschnitt
über den größten Teil seiner Förderstrecke
durch ein von der kontinuierlich eingespeisten Imbibitionsflüssigkeit
gespeistes Wasserbad hindurchgefördert wird; b) in Durchlaufrichtung des Bagassestranges gesehen wird hinter
dem Abzugsbereich für den Abzugssaft Anwärmsaft aus dem
Bagassestrang abgezogen, auf etwa 90°C erwärmt und zur Anwärmung
dem eingespeisten gehäckselten Zuckerrohr zugegeben; c) der Anwärmsaft wird mit Hilfe des hydrostatischen Druckes
abgezogen, den das in Richtung auf die Einspeisung der Imbibitionsflüssigkeit
bis auf eine oberhalb der Abzugzone
liegende Höhe geführte Flüssigkeitsbad ausübt; d) der Abzugssaft wird unter Ausnutzung der Schwerkraft des
rezirkulierten Anwärmsaftes abgezogen; e) der aus dem Flüssigkeitsbad wieder herausgeführte Bagassestrang
wird anschließend entwässert.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:
a) ein etwa lotrecht geführter, mantelseitig weitgehend geschlossener
Einspeisungskanal zur Einspeisung von etwa Umgebungstemperatur
aufweisendem gehäckselten Zuckerrohr und
zur Formung eines Bagassestranges hieraus; b) ein sich dem Einspeisungskanal anschließender, mantelseitig
flüssigkeitsdicht geschlossener, den Bagassestrang aufnehmender
Förderkanal, der mit einer den Bagassestrang beaufschlagenden
Fördereinrichtung bestückt, weitgehend mit
Imbibitionsflüssigkeit gefüllt und nach einer Umlenkung so
schräg nach oben geführt ist, daß der Pegel der Imbibitionsflüssigkeit,
aus der der Bagassestrang am Ende des
Förderkanals austritt, oberhalb eines am Anfang des Förderkanals
vorgesehenen Auslasses für Anwärmsaft liegt; c) oberhalb des Austritts des Bagassestranges aus dem Förderkanal
ist ein Imbibitionsflüssigkeit-Zulauf vorgesehen; d) hinter dem Förderkanal ist eine Vorentwässerungsvorrichtung
für den aus dem Förderkanal austretenden Bagassestrang angeordnet; e) der Auslaß für den Anwärmsaft ist über eine Anwärmsaft-Leitung,
in die eine Heizeinrichtung bzw. ein Wärmetauscher
zur Aufheizung des abgezogenen Anwärmsaftes geschaltet ist,
an einem in den Einspeisungskanal mündenden Anwärmsaft-Einlaß
angeschlossen; f) unterhalb von dem Anwärmsaft-Einlaß und oberhalb des Auslasses
für den Anwärmsaft ist in dem Förderkanal ein Auslaß
für Abzugssaft vorgesehen.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die genannte Fördereinrichtung je
einen angetriebenen, im Boden- sowie im Deckenbereich des Förderkanals
verlaufenden endlosen Boden- bzw. Decken-Kettenförderer
aufweist, wobei die Kettenförderer jeweils durch mit Mitnehmerleisten
bestückte Blockkettenpaare gebildet sein können.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Boden-Blockkettenpaare hinter
dem oberen Ende des Förderkanals um eine Antriebswelle herumgeführt
sind, unterhalb von der oberhalb des Blockketten-Untertrums
fingerförmige Federelemente kammartig in zumindest einer
sich über die volle Breite des Blockkettenförderers erstreckenden
Reihe ortsfest so angeordnet sind, daß ihre unteren
freien Enden etwa auf der Umlaufbahn der Drehachsen der Kettenbolzen
liegen. Hierdurch erfolgt eine Reinigung der Ketten sowie
der Mitnehmer von anhängender Bagasse. Eine derartige Ausführungsform
läßt sich dem am 27.08.1998 angemeldeten aber nicht
vorveröffentlichten deutschen Gebrauchsmuster 298 15 380.7 entnehmen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Vorentwässerungseinrichtung
durch die Antriebswelle für den Boden-Kettenförderer und
eine mit der Antriebswelle einen Preßspalt definierende Entwässerungswalze
gebildet ist. Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn
die Entwässerungswalze und/oder die Antriebswelle als doppelwandige
Siebwalze ausgebildet sind, die abgepreßte Flüssigkeit aufnimmt,
die in eine Flüssigkeitsauffangwanne abgeleitet und von
dort über eine entsprechende Anschlußleitung, Tank und Pumpe
wieder der den Förderkanal durchströmenden Imbibitionsflüssigkeit
zugeführt wird. Eine derartige Ausbildung läßt sich der am
20.06.1998 angemeldeten jedoch nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 198 27 599.4 entnehmen.
Erfindungsgemäß wird die Imbibitionsflüssigkeit am Bagasseausgang
zugegeben, durchfließt dann im Gegenstrom mittels Schwerkraft
den Bagassestrang und baut im Förderkanal ein Flüssigkeitsbett
auf, durch das der Bagassestrang gezogen wird. Die
Kraft für den Gegenstrom der Imbibitionsflüssigkeit ergibt sich
aus dem Höhenunterschied zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im
Bereich des Bagasseausgangs und dem Flüssigkeitsspiegel im Bereich
des Saftabzugs.
Für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäß gestaltete
Vorrichtung lassen sich im wesentlichen folgende Vorteile
geltend machen:
- Da über die Förderstrecke alle Bagasseteile des Bagassestranges
vollständig mit Flüssigkeit umgeben sind, ergibt
sich ein idealer Extraktionszustand mit höchstmöglicher
Extraktion, da Saft-Bypass bzw. Saftzirkulation nicht auftreten
können. Gegenüber einem konventionellen Diffuseur
ergibt sich eine geringere Extraktionszeit und damit auch
eine geringere Saftverfärbung.
- Die benötigte Imbibitionsflüssigkeitsmenge ist geringer als
bei einem herkömmlichen horizontalen Diffuseur. Dadurch
sinkt der Dampfverbrauch in der Verdampfstation gegenüber
der horizontalen Diffusion.
- Bedingt durch die weitgehende Isolierung der Förderstrecke
entfällt das Einleiten von Dampf für die bisher erforderliche
Zwischensaftanwärmung; es ergeben sich dadurch eine geringere
Saftverfärbung sowie ein geringerer Dampfverbrauch.
- Die bei konventionellen horizontalen Diffuseuren zumindest
erforderlichen zwölf Zwischensaftpumpen, zwölf Saftwannen,
zwölf Saftaufgabesysteme, Bagasseauflockerungsschnecken
sowie der Brüdenraum entfallen ebenso wie der Siebboden.
- Die Gesamtdiffusionslänge des erfindungsgemäßen Diffuseurs
verringert sich wesentlich gegenüber der eines horizontalen
Diffuseurs.
- Der für die gesamte erfindungsgemäße Anlage erforderliche
Kraftbedarf ist erheblich geringer als der für einen horizontalen
Diffuseur.
- Bei Diffuseuren bis etwa 4 m Breite kann die Entwässerungsmühle
direkt ohne Zwischenförderer vom Diffuseur aus gespeist
werden.
- Der Anwärmsaft sowie der Abzugssaft lassen sich über z.B.
in die Förderkanalwandung direkt eingeschweißte Spaltsiebe
ohne Einsatz von Pumpen abziehen.
- Durch die Art der Zuckerrohreinspeisung in den Förderkanal
ergibt sich eine gleichmäßig dicke, homogene Bagasseschicht;
ungleiche Schichtdicken in Quer- oder Transportrichtung,
wie sie beim horizontalen Diffuseur auftreten
können, entfallen. Dies führt zu weiteren Vorteilen hinsichtlich
einer gleichmäßigen Benetzung und dadurch gleichmäßigen
sowie höheren Extraktion der Bagasse.
- Die Dampfeinsparung gegenüber herkömmlichen horizontalen
Diffuseuren dürfte bei mindestens 30 % liegen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung
anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
- Figur 1
- einen lotrechten Längsschnitt durch einen Zuckerrohrdiffuseur
und
- Figur 2
- in gegenüber Figur 1 vergrößertem Maßstab einen
Querschnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1.
Der in Figur 1 dargestellte Zuckerrohrdiffuseur umfaßt einen
etwa lotrecht geführten, mantelseitig weitgehend geschlossenen
Einspeisungskanal 1, der als lotrechte Schurre ausgebildet ist
und in einen sich an seinem unteren Ende anschließenden Förderkanal
2 übergeht, der einen flach rechteckigen Querschnitt aufweist
(siehe Figur 2), mantelseitig flüssigkeitsdicht geschlossen
und mantelseitig weitgehend mit einer Wärmeisolierung 3 versehen
ist, die in den Figuren 1 und 2 nur partiell angedeutet
ist. Der Förderkanal 2 weist nach einem ersten, angenähert lotrechten
Abschnitt eine untere Umlenkung auf und ist dann schräg
nach oben geführt.
Über dem Einlauf des Einspeisungskanals 1 ist eine in Figur 1
nur schematisch angedeutete Zuführ- und Verteilvorrichtung 4 für
gehäckseltes Zuckerrohr installiert, das in dem Einspeisungskanal
zu einem den Querschnitt des Förderkanals 2 weitgehend ausfüllenden
und somit angenähert gleichmäßig dicken, homogenen
Bagassestrang 5 geformt wird. Dieser Bagassestrang 5 wird durch
den Förderkanal 2 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 6 mit
Hilfe einer Fördereinrichtung gefördert. Diese umfaßt zumindest
ein unteres Boden-Blockkettenpaar 7 mit dazwischenliegenden Mitnehmerleisten
8 und ein oberes Decken-Blockkettenpaar 9, deren
Mitnehmerleisten 8 mit in den Bagassestrang 5 ragenden Zinken 10
bestückt sind. Für die Führung der Blockkettenpaare 7, 9 sind T-förmige
Schleißleisten 11 vorgesehen, die insbesondere ein Abheben
der eventuell unter Spannung stehenden Boden-Blockkettenpaare
7 von der Bodenwandung des Förderkanals 2 verhindern. Die
im Förderkanal 2 bzw. Einspeisungskanal 1 vorgesehenen Ein- und
Auslaufstellen der außerhalb des Förderkanals 2 zurückgeführten
Blockkettenpaare 7, 9 sind mit Gummivorhängen 12 abgedichtet.
Die Boden-Blockkettenpaare 7 sind hinter dem oberen Austritt des
Förderkanals 2 um eine Antriebswelle 13 herumgeführt, unterhalb
von der oberhalb des Blockketten-Untertrums 7a fingerförmige
Federelemente 14 kammartig in zumindest einer sich über die volle
Breite des Blockkettenförderers erstreckenden Reihe ortsfest
so angeordnet sind, daß ihre unteren freien Enden etwa auf der
Umlaufbahn der Drehachsen der Kettenbolzen liegen. Die durch
diese mechanische Reinigungsvorrichtung abgestreifte Bagasse
fällt nach unten in einen Auffangtrichter 15, von wo die Bagasse
über eine lotrechte Schurre 16 allein unter Schwerkrafteinwirkung
einer Entwässerungsmühle 17 zugeführt wird.
Auch für die Decken-Blockkettenpaare 9 ist eine angetriebene
Umlenkwelle 18 vorgesehen.
Oberhalb von dem Austritt des Bagassestranges 5 aus dem oberen
Ende des Förderkanals 2 ist ein Zulauf 19 für Imbibitionsflüssigkeit
vorgesehen, die unter Einwirkung der Schwerkraft den
Bagassestrang 5 bezogen auf dessen Förderrichtung 5 im Gegenstrom
durchfließt. Dabei wird die Zufuhr der Imbibitionsflüssigkeit
so eingeregelt, daß sich im Bereich des oberen Endes des
Förderkanals 2 ein Flüssigkeitspegel 20 einstellt.
Im Anfangsbereich des Förderkanals 2 ist ein Auslaß für Anwärmsaft
vorgesehen, der über eine Anwärmsaft-Leitung 22, in die
eine Heizeinrichtung 23 bzw. ein Wärmetauscher zur Aufheizung
des abgezogenen Anwärmsaftes geschaltet ist, an einen in den
Einspeisungskanal 1 mündenden Anwärmsaft-Einlaß 24 angeschlossen.
Oberhalb des Auslasses 21 für den Anwärmsaft und unterhalb von
dem Anwärmsaft-Einlaß 24 ist in dem Förderkanal 2 ein Auslaß 25
für Abzugssaft vorgesehen. Dabei sind die beiden Auslässe 21, 25
für Anwärmsaft und Abzugssaft jeweils durch eine in der Wandung
des Förderkanals 2 vorgesehene Siebzone gebildet, wobei sich die
Siebzone für den Anwärmsaft unmittelbar an die Siebzone für den
Abzugssaft anschließt.
Für die Drainage des Förderkanals 2 ist in dessen tiefstem Bereich
ein Ablaßventil 26 vorgesehen.
Zur Entwässerung des Bagassestranges 5 ist eine Vorentwässerungseinrichtung
vorgesehen, die durch die Antriebswelle 13 für
die Boden-Blockkettenpaare 7 und eine mit der Antriebswelle 13
einen Preßspalt definierende Entwässerungswalze 27 gebildet ist.
Letztere ist unter etwa 45° nach oben vor der Antriebswelle 13
versetzt angeordnet und von dieser oder aber von dem durchlaufenden
Bagassestrang 5 angetrieben.
Die Entwässerungswalze 27 und die Antriebswelle 13 sind als doppelwandige
Siebwalze ausgebildet, die abgepreßte Flüssigkeit
aufnehmen, die in Flüssigkeitsauffangwannen 28 abgeleitet wird.
Von letzteren wird das Preßwasser über eine Anschlußleitung 29,
Tank und Pumpe - gegebenenfalls nach einer Erwärmung mittels
Wärmetauscher - wieder der den Förderkanal 2 durchströmenden Imbibitionsflüssigkeit
zugeführt (siehe oberen Preßwasser-Einlauf
30 in Figur 1).
Figur 1 läßt ferner erkennen, daß unterhalb des Preßspaltes der
Vorentwässerungseinrichtung ein drehbar antreibbarer Ausräumer
31 angeordnet ist, der zur Auflockerung der aus dem Preßspalt
austretenden Bagasse dient und das Abfallen von Bagasse-Klumpen
oder dergleichen verhindert. Die von diesem Ausräumer 31 aufgelockerte
Bagasse fällt dann in den vorstehend bereits beschriebenen
Auffangtrichter 15 und wird über die Schurre 16 der Entwässerungsmühle
17 zugeführt.
Figur 1 läßt erkennen, daß der durch die Imbibitionsflüssigkeit
gebildete Flüssigkeitspegel 20 um das Maß Δh über der Abzugszone
für den Anwärmsaft liegt. Aufgrund dieser Höhendifferenz ist die
bei 19 zugeführte Imbibitionsflüssigkeit in der Lage, den Bagassestrang
5 im Gegenstrom zu durchströmen.