1.1 – Vorbereitung
Zuerst müssen die Zellen die den Saft enthalten geöffnet werden, damit
der ausziehbare Zuckerrohrsaft zum Auslaugen und zur Verdrängung gebrauchsbereit
ist.
In modernen Zuckerfabriken können mit Hilfe von schweren Zerkleinerungsmaschinen
bis zu 94% der Zellen geöffnet werden.
1.2 – Saftentzug duch trockene Druckausübung
80 bis 84% des ausziehbaren Rohrsaftes (1) kann durch trockenen
Druck in einer Mühle gewonnen werden. Der Zuckergewinn (Pol) ist zwischen 60 und
80%. Um einen höheren Gewinn zu erzielen, muß man sich zu Imbibition wenden. Das
Ziel der Imbibition ist es, den entziehbaren Rohrsaft, vor dem letzen Saftentzug
durch Druck, zu verdünnen.
1.3 – Saftentzug durch Auslaugungsprozess in der Mühle
Bei konventionellen Mühlen ist die Nr. 1 Mühlen-Bagasse in einem mehrstufigen
Gegenstromverdünnungsprozess verarbeitet. In jeder Etappe finden zwei getrennte
Handlungen statt:
- – Der entziehbare Saft in der Bagasse wird durch einen Auslaugungsverfahren
verdünnt, indem dünnerer Saft von der flußabwärts liegenden Etappe dazu kommt und
letztlich durch Wasserimbibition.
- – Danach wird der gemischte Saft in einer Mühle von der Faser getrennt,
die festflüssig Trennung ist recht gut, was wir beim Trockenzerquetschen gemerkt
haben. Aber da 4 bis 7 Mahlvorgänge nötig sind, um die gewünschte Gewinnrate (95
bis 98%) zu erzielen, sowie 3 bis 6 Imbibitionsstadien, hat das Verfahren des Auszugs
durch Mühlenverarbeitung die folgenden Nachteile: hohe Auslagen und Unterhaltungskosten,
hohe Stromkosten.
Außerdem ist die Leistungsfähigkeit der Etappe (vom Murphree Kriterium
(2) gemessen, überraschend niedrig für einen industriellen Prozess (25 bis 35%).
Aus all diesen Gründen ist der Gebrauch von Mühlen für die Saftentziehung
oft durch die berühmtesten Schriftsteller angeprangert worden. Zum Beispiel in 1929
schrieb Francis Maxwell (3) ( der Schriftsteller des berühmten Handbuchs „Moderne
Mühlenverarbeitung von Zuckerrohr"): Mühlen in Aktion „erinnern etwas an
das Höhlenalter: reine brutale Stärke, riesige abnutzbare Metallmassen, sehr viel
Strom und unglaublich viel Druck".
Emile Hugot sagt in seinem berühmten "Handbuch der Zuckerrohrtechnologie":
„Zermahlen ist ein barbarisches Extraktionssystem".
- (1) Entziehbarer Saft % Rohr = 100 – 1.25F
Wenn Faser % Rohr (F) 16 ist dann ist entziehbarer Saft % Rohr 80%
- (2) Leistungsfähigkeit der Etappen = erreichter Brix-Fall während der Etappe
erreichbarer Brix-Fall, mit 100% richtiger Mischung)
- (3) „Eine vergleichbare Untersuchung von Mühlen in Cuba, Hawaii und Java"
(3. Kongressprotokoll ISSCT)
Alle Versuche die Etappenleistung zu verbessern, das heißt die Anzahl
der verwendeten Mühlen zu verringern, hat nie kaufmännischen Erfolg erziehlt (1).
1.4. – Saftentziehung durch Auslaugungsverfahren in
Zuckerrohr-"Diffusoren"
Seit den 1970er Jahren gab es in manchen Ländern (vor allem in Süd
Afrika) Umstellung vom Zerquetschen zur Diffusion. Aber Rohrdiffusoren waren empirisch
aus Rübendiffusoren oder aus Gegenflußextraktoren, die in anderer Industrie verwendet
wurden, entwickelt. Dies war nicht die wissenschaftliche Art und Weise die von F.
Maxwell in 1929 empfohlen worden war: „Wissenschaftliche Prüfung der Faktoren
zur Sprache ... sollte den Weg zu mehr rationellen Mitteln ebnen, zur Induktion
des Saftes wobei seine Zellstruktur erhalten bleibt".
Jetzt im Handel erhältliche Diffusoren sind im Gebrauch billiger und
verbrauchen weniger Energie als Mühlen, aber die Etappenleistungsfähigkeit bei der
Diffusion ist um nichts besser als beim Zerquetschen. Die Anzahl von Etappen, die
zwischen 4 und 7 sein sollten {abhängig von der Imbibitionsrate) unter der Annahme,
daß 100% gut gemischt ist, sind zwischen 15 und 18 (damit ist die Etappenleistungsfähigkeit
zwischen 4/15 (26.7%) und 7/18 (38.9%).
2 – Das Verdrängungsverfahren: Eine Abweichung vom
Verfahren durch Auslaugen
2.1. – Noèl Deer nach (Handbuch über Zuckerrohr" 1921), war
der Begriff des „Ersetzungs- oder Verdrängungsauszugs" (dem Misch-/Trennverfahren,
noch heute im Gebrauch, gegenübergestellt), in 1889 von Matthey patentiert. (2)
Im Jahre 1962 hat John Payne(3) auf die Vorteile des Verfahrens durch
Verdrängung hingewiesen.
In 1963 hat derselbe Schriftsteller über die Ausführung des Verdrängungsverfahrens
auf Hawaii berichtet (4), das auf einer Versuchsproduktionsanlage und bei einem
im Handel erhältlichen Diffusor statt fand.
Der Vorteil der Verdrängung gegenüber Mischen/Trennen kann am Besten
mit dem Ponchon-Savarit Diagramm demonstriert werden:
I ist das Diagramm eines herkömmlichen
5 Mühlen Tandems (5). Es zeigt, daß das Brix des ausziehbaren Saftes in
der Bagasse, die an einer bestimmten Etappe austritt viel höher ist (5 bis 7 Punkte),
als der Saft, der von derselben Etappe getrennt ist.
II zeigt an, wie das Diagramm sein sollte
(Nr. 2 Mühlenbagasse sollte dasselbe Brix ausziehbaren Saftes haben, wie der Saft
(J2), der aus der ersten Etappe kommt: bei 100% guter Mischung).
- (1) Selbst wenn sie sich als leistungsfähig bewiesen haben (95%), wie es der
Fall war mit dem patentierten Imbibitionsverfahren unter Vakuum 1975 (FCB und Maxime
Rivière)
- (2) Englisches Patent Nr. 21021
- (3) "Die Verarbeitung von Zuckerrohr in Saft und Faser" Veranstaltung ISSCT
1962
- (4) "Rohrdiffusion" Das Verdrängungsverfahren in Prinzip und Praktik" Veranstaltung
ISSCT 1968"
- (5) Maxime Rivière „Müssen wir die Mühlen abschaffen" Landwirtschaftiche
Zeitschrift und Zuckerindustrie der Insel Mauricius Vol 55 Nr. 1 und 2. p. 79 (1976)
Wenn die Verdrängung wirkich in einem Diffusor statt fände wären nur
3 Etappen genug, um 98% des Gewinnes zu erzielen, bei einem Imbibitionsprozentsatz
auf 200% Faser.
In dem Silber Diffusor, erläutert in John Payne's Buch (Vorgangsanlage
der Zuckerrohr Produktion), wird eine Anzahl von 18 Etappen gebraucht. Tatsächlich,
wie John Payne selbst zugibt, findet etwas Mischen Platz und der Vorgang ist noch
weit vom gewünschten „Ventil-Abfluß Verdrängungsprozess".
FR-A-2 278 767 enthüllt den Arbeitsvorgang und die Ausrüstung, die
den Auszug von Zuckerrohrentsaftung durch Diffusion erleichtert, die Fasern durch
Luftverdrängung rahmt.
3 – Das neue Verfahren der Rohrsaftverdrängung
Wenn man sich dem Verdrängungsverfahren wissentschaftlich genähert
hätte, hätte man beim Entwurf der Entsaftungsanlage, der sich auf das Verdrängungsprinzip
gründet, auf die Struktur und die volumetrische Zusammenstellung des Roh-Materials
Rücksicht nehmen müssen.
3 – Das neue Verfahren der Zuckerrohrsaftgewinnung
Die Dichte der zerkleinerten Rohrmasse hängt von der Vorbereitung
und vom Zusammenpressen ab.
Wenn die Rohrschicht nicht 0,5 m überschreitet, kann die Massendichte
auf einem horizontalen Förderband, zwischen 250 und 350 kg pro m3 variieren.
Das heißt, daß eine Tonne Zuckerrohr unter dieser Kondition, wenig
zusammengepreßt , einen wahrnehmbaren Raum zwischen 2,8 und 4 m3 einnehmen
wird.
Der Leerraum des Rohres beträgt 0,89 m3 pro Tonne, während
der Leerraum in einer zerkleinerten Rohrmasse von weniger als 0,5 m zwischen 2,8
– 0,89 = 1,91 m3/Tonne Rohr und 4 – 0,89 = 3,11 m3/Tonne
Rohr liegt.
Wir nehmen an, einen Fasergehalt von 150 kg per Tonne Rohr (F = 15)
zu haben, welcher die nötige Saftmenge (von sagen wir 1,05 Dichte) zwischen 1,91
× 1,05 = 2 Tonnen und 3,11 × 1,01 = 3,29 Tonnen oder 2000/150 = 13,33F
und 3260/150 = 21F liegend enthält, um die Leerräume zu füllen.
Bei einem Experiment, auf einer Versuchsanlage, worauf sich dieses
Patent stützt, betrug die Saftmenge, die zum Füllen des leeren Raumes nötig war,
zwischen 15F und 20F.
Wie ist die volumetrische Zusammensetzung des Materials (zerkleinertes
Rohr + hinzugefügter Saft, „Megasse" genannt) in einem kommerziellen Diffusor?
Die obere Lage des zerkleinerten Rohres (0,6 m) hat möglicherweise
die selbe Zusammensetzung, wie die im oben genannten Experiment. Aber, wegen des
Zusammendrückens, vor allem der unteren Lage des zerkleinerten Rohrs, ist die Massedichte
sicherlich 2 bis 3 mal höher.
(6) Nach dem Experiment der Versuchsanlage auf das dieser Patentanspruch
gegründet ist.
Nach E. Hugot, liegt die durchschnittliche Massedichte (nur mit Rohr
gerechnet) zwischen 500 und 600 kgm3. Das heißt, daß der durchschnittlich
offensichtlich benötigte Raum einer Tonne Rohr zwischen 1,67 und 2 m3
sein muß.
Wie viel Saftzusatz ist zur Verdrängung des zerkleinerten Rohrs in
einem kommerziellen Diffusor nötig?
Nach den Ausführungsergebnissen, die über einen Silver Diffusor in
Hawaii veröffentlicht (1) wurden, war die höchste Saftmenge, die verwendet werden
konnte , ohne zu überschwemmen 5,6F. In Hawaii betrug der durchschnittliche Fasergehalt
des Rohres 13,5, das Gewicht des hinzugefügten Saftes per Tonne war 5,6 ×
135 = 756 kg.
Die dementsprechend hinzugefügte Saftmenge war im Durchschnitt 0,720
m3/Tonne, was in der Rohrmatte von 0,78 – 0,72 = 0,06 bis 1,11
–0,72 = 0,39 m3 Luft per Tonne im Rohr läßt.
(Aber, wie wir gesehen haben, liegt die Luftmenge in der oberen Lage der Matte zwischen
2 + 3 m3 per Tonne Rohr).
Die Gegenwart von Luft, die die Mischfähigkeit hindert (oder die Verdrängungsfähigkeit),
könnte einer der Gründe sein, warum die Etappenleistungsfähigkeit der kommerziellen
Diffusoren so niedrig ist.
Aber der Hauptnachteil beim Gebrauch eines Auslaugungs- oder Verdrängungsverfahrens
durch eine Rohrmatte von 1,5–2 Metern Dicke, wie es der Fall bei den meisten
kommerziellen Diffusoren ist, ist die niedrige Durchsickerungsquote (0,1 m/min)
die hauptsächlich der Zusammendrängung zuzuschreiben ist. Die Etappenleistungsfähigkeit
ist wegen dem Übergehen von Etappen niedrig:
Durchsickerungswinkel von 57 Grad von der Horizontalen ausgehend in der ersten Etappe
bis zu 14,5 Grad in der dritten Etappe wurden festgestellt.
Das passiert in dem hier vorgestellten Patentanspruch nicht:
- – indem Rohrmatten zwischen 0,3 bis 0,5 m verwendet werden
- – die Luft zwischen den Rohrfasern vollkommen entzogen wird, und
- – eine Erhöhung des hydrostatischen Druckes, dadurch eine Durchsickerungsquote
von 0,1 m pro Sec. erzielt wird.
Meichage
In der Zuckerrübenindustrie wurde der Luftentzug als fundamental für
gute Schichtverteilung angesehen. Das wurde mit dem alten aus Nordfrankreich stammenden
Namen „Meichage" bezeichnet.
Meichage wurde Anfang 1930 in Ägypten in dem Naudet Verfahren bei
Bagasseschichtverteilung verwendet.
(1) John Payne Diffusion: Das Verdrängungsverfahren in Prinzip
und Praktik. Verhandlung ISSCT 1968
F. Maxwell (1) hatte die Gelegenheit den Fortgang dieses Verfahrens
zu beobachten. Er beschreibt es wie folgt:
„Meichage": Nachdem die erste Zelle des Diffusors mit Bagasse gefüllt ist...
"wird die Zelle geschlossen, der Saft kann zum Boden der Zelle durchdringen und
wieder durch die Säule der Bagasse aufsteigen bis er aus dem Hahn auf dem Deckel
der Zelle austritt, der dann zugedreht wird. Dadurch wird die Luft, die in der Bagasse
enthalten ist entfernt."
Das wurde in einer 3000TCD Fabrik durchgeführt. Eine Auszugsquote
von 98% und höhere Saftreinheit wurde festgestellt (2).
Das Ziel des hier dargestellten Patentes ist es, das Verfahren der
Rohrsaftgewinnung durch „Meichage" in einer Rohrsaftentzuganlage, ertragreich
zu machen.
Die Bewährung des Verfahrens wurde in einer Versuchsanlage, wo Verdrängung
simuliert wurde, bewiesen. In 3 Vorgängen wurde aus dem entziehbaren Rohrsaft nach
Entwässerung in einer hydraulischen Presse bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt ähnlich
dem, der in einem herkömmlichen letzten Mühlenvorgang erreicht wird, eine Auszugsquote
von 98%, erreicht.
4 – Beschreibung des Vorganges
4.1 – Ponchon-Savarit Diagramm
Aus den Ergebnissen der Versuchsanlage wurde die Anzahl der zu verwendenden
Etappen durch das Ponchon-Savarit Diagramm (III) bestimmt.
Die folgenden Vorgangsbedingungen treffen zu:
- – eine typische Zusammensetzung von Rohmaterial: Zerkleinertes Rohr:
- – Zubereitungsindex 90%
- – Faser 16%
- – entziehbarer Saftgehalt 80% (:5F)
- – brix des ausziehbaren Saftes 18,7
eine Imbibitionsquote von 200% auf Fasern (2F)
eine letzte „Megasse" mit einem ausziehbaren Saftgehalt gleichwertig 6F.
ein brix des ausziehbaren Saftes in der Megasse, der an einer bestimmten Etappe
abgeht, 2 Punkte tiefer, als brix des Saftes das aus derselben Etappe herauskommt.
Das Ziel von 4 brix Saft in der letzten Megasse (entsprechend eines
Pol Auszugverhältnisses von 98%, in der Annahme, daß eine letzte Entwässerung stattfindet,
die einen Saftgehalt der Bagasse von 0,64 ergibt) wird in 3 Etappen erreicht.
- (1) „Moderne Zuckerrohrverarbeitung" 1932
- (2) Spenzer und Mende: „Zuckerrohr Handbuch" 8te Ausgabe Seite 55.
4.2 – Fluß Diagramm
Mit den oben genannten Vorgangsbedingungen kann das Flussdiagramm
(IV) aufgezeichnet werden. Um bei jeder Etappe einen
100%igen Erfolgsverdrängungsverlauf zu erzielen, sind 3 Vorgänge nötig.
A – Erste Etappe
1. – Meichage
Angenommen, eine durchschnittliche typische zerkleinerte Rohrmassedichte
ist gegeben, der Anteil an „Meichage" Saft nötig, um vollständig alle Leerräume
zwischen den Rohrfasern zu füllen ist 15F, welches einen ersten totalen Saftgehalt
der Megasse in der ersten Etappe von 20F zu 15,4 brix ergibt, verwendet wird als
Meichagesaft 15F zum selben brix (14,3), wie der gemischte Saft, der die erste Etappe
verlässt.
2 – Verdrängung wird durchgeführt, indem der Saft (7,36F, Brix
9,3) der aus der 2ten Etappe herauskommt, um denselben Anteil (7,36F) Saft zu 15,4
Brix, der in der Megasse enthalten war zu ersetzen, der somit durch Verdrängung
entzogen wird.
3. Entwässerung
Bevor die erste Etappe verlassen wird, wird der Saftgehalt der Megasse
(nach der Verdrängung ist der Saftgehalt 20F zu einem durchschnittlichen Brix von
13,15) durch Gefälle in einen Aufnahmetank abgelassen, bis runter zu einem Saftgehalt
von 6F in der Megasse beim Verlassen der 1sten Etappe.
Die Menge abgeflossenen Saftes würde diesem Versuch nach, 14F zu einem
Brix von 13,72 sein. Dieser Saft muß als "Meichage"Saft zusammen mit 1F von verdrängtem
Saft (7,36) mit einem gemischten Brix von 14,3, 6,36F zu 14,3 Brix als entzogener
Saft aus der 1sten Etappe zurückgelassen, wieder zirkuliert werden, um das ganze
auszugleichen:
- – Saft Einfluß: 5F vom Rohr + 2F als Imbibitionswasser = 7F.
- – Saft Ausfluß: entzogener Saft (gemischter Saft) 6,36F + 0,64F als ausziehbarer
Saft in der End-Bagasse = 7F.
B – Zweite Etappe
- – Meichage. Da die Megasse denselben Saftgehalt hat innerhalb und außerhalb
der Etappe, wird der Meichagesaft in diesem Fall 14F haben (statt 15F wie in der
1 sten Etappe).
- – Verdrängungssaft (7,36F), der von der dritten Etappe mit einem Brix
von 5,7 kommt, wird dieselbe Menge Saft (7,36) zu 10,06 Brix verdrängen.
- – Entwässerung von 14F zu 8,9 Brix wird 6F zurücklassen, da der Saftgehalt
der Megasse die dritte Etappe versorgt.
C – Dritte Etappe
- – „Meichage"
Wie in der zweiten Etappe wird der Meichagesaft (14F) durch den Abflußsaft mit einem
gemischten Brix von 5,7 geliefert.
- – Verdrängung:
Der Saft der Entwässerungsmühle (5,36F) wird als Verdrängungssaft gebraucht werden,
gefolgt von Imbibitionswasser 2F.
Das Brix des verdrängten Saftes (7,36F) wird 6,22 sein.
- – Entwässerung:
14F Saft zu 5,42 Brix wird von der dritten und letzten Etappe abgezogen, das ergibt
- – einen Saftgehalt von 6F in der letzten Megasse zu einem zielgesetzten
Brix von 4
- – einen gemischten Saft (verdrängten und abgeleiteten Saft) von 21,36F
zu 5,7 Brix, der dem Meichagesaft gleich kommt (14F) und dem Verdrängungssaft der
zweiten Etappe (7,36F).
5 – Beschreibung eines industriellen Förderbandes
zur Ausführung eines ununterbrochenen Drei-Etappen Verdrängungsverfahrens (V).
5.1 – Verdrängung
Ein gewöhnliches, horizontales, schleppenartiges Förderband kann dazu
verwendet werden, das vorbereitete Rohr, das von der Schredder kommt, zur Entwässerungsmühle
zu transportieren.
Die Geschwindigkeit des Förderbandes (ungefähr 20 m/min) richtet sich
nach dem Rohrfluß, so daß eine Lage von ungefähr 0,3 m über den perforierten Boden
(1) des Förderbandes vorwärts bewegt werden kann.
Das Förderband hat einen geschlossenen, doppelten Boden (2)
mit Fächern Leitungen, um dem Flussdiagramm in jeder der drei Etappen nachzukommen.
In jeder Etappe: sind drei Abteilungen vorgesehen.
a) „Meichage" Abteilung
„Meichage"-Saft wird aus Tank 8 mit einer Pumpe mit
veränderlicher Laufgeschwindigkeit geliefert (3) im Verhältnis von 15 oder
14F (je nach Bedarf in jeder Etappe) durch einen kontrollierten Druck, der durch
das Saftniveau bestimmt wird, damit gerade die Oberfläche der Rohrmasse, die den
Meichageteil des Förderbandes verlässt, bedeckt ist.
b) Verdrängungsabteilung
Um zu vermeiden, daß der Teil des Förderbandes, der zur Verdrängung
dient vermischt wird, wird er in einem wellenförmigen Muster zugeführt (4).
Das wird dadurch erreicht, dass das obere Deck des Förderbandes und die zurücklaufende
Schleppkette als Verteiler des Saftes, der aus der überfließenden Verdrängungssaftwanne
(5) gebraucht wird.
Das Abflussrohr der Verdrängungsabteilung des doppelten Bodens ist
durch ein automatisches Ventil (6) kontrolliert um die Safthöhe genau über
der Rohrmatte zu halten. Der verdrängte Saft wird in den Tank (8) abgelassen.
e) Die Abfluß Abteilung
Der doppelte Boden der Abflussabteilung ist in jeder Etappe mit dem
Abflusstank (8) durch ein Rohr (7) verbunden, das auf der Unterseite
mit einem automatischen Ventil (6) versehen ist. Dieses Ventil wird durch
die Safthöhe in der Rohrmatte überwacht, so dass das Abflussrohr immer voller Saft
ist.
Diese Beschreibung ist allen 3 Etappen gemein (siehe V).
5.2 – Entwässerung
Die Megasse wird aus der letzten Abteilung des Förderbandes in einen
Schacht (9) geleitet, der den Vorentsafter versorgt (PE).
Der Vorentsafter besteht aus einer gewöhnlichen Mühle mit 4 Rollen
von denen die Abfallplatte und die Zubringerrolle entfernt wurden. Es ist ein schräg
gestellter drei Rollen Mühlensatz, der die Hälfte des Saftgehaltes (6F) aus der
Megasse entfernt.
Die Bagasse, die aus dem Vorentsafter kommt, wird durch einen geschlossenen
Schacht (Meinecke Schacht) (C) zu dem Boden des normalen Bagasseaufzugs (E), der
den (Donelly) Schacht der letzten Entwässerungsmühle (DWM) versorgt, gefördert.
Diese ist eine traditionelle 4 Rollen Mühle, die den gewöhnlichen Saftgehalt (3F)
erhält, der in einem konventionellen Mühlentandem aus dem Saftgehalt (1F) der zweitletzten
Mühlenbagasse und dem Imbibitionswasser (2F), das vor der letzten Mühle hinzugefügt
wird, besteht.
5.3 – Saftbewegung zwischen den Etappen
Der Entwässerungssaft, der vom Vorentsafter (3F) und der letzten Entwässerungsmühle
(2,36F) kommt, wird im Verhältnis von 5,36F pro Verdrängungssaft zur Saftverdrängungswanne
(5) der dritten Etappe mit der Pumpe (10) gepumpt.
Ähnlich, wird der Verdrängungssaft aus der dritten Etappe aus dem
Tank 8 mit der Pumpe (10) zu der Verdrängungssaftwanne (5)
der zweiten Etappe gepumpt.
Der Verdrängungssaft der ersten Etappe wird vom Tank (8)
der zweiten Etappe durch Pumpe (10) zu der Verdrängungssaftwanne der ersten
Etappe gepumpt.
5.4 – Gemischter Saft aus der Verdrängungsauszuganlage.
Der Saft der aus der Anlage gewonnen ist, läuft aus dem Empfangstank
(8) der ersten Etappe in einen von der Pumpe belieferten Tank (11),
von wo er im Verhältnis von 6,36F als gemischter Saft zum Fortgang gepumpt wird.
5.5 – Wichtig
Um genug hydrostatischen Druck für den Ventil-Fluß Fortbewegungsvorgang
zu sichern und schnellen Ablaß der Megasse, die jede Etappe verläßt, muß die Safthöhe
im Empfangstank (8) in jeder Etappe wenigstens 2 Meter hoch sein, und vorzugsweise
zwischen 3 zu 4 Metern tiefer, als die Höhe des Saftes in dem Förderband (Oberseite
der Rohrmatte) liegen.
6 – Beschreibung einer anderer Art Vorrichtung zur
Durchführung des Rohrsaftverdrängungsvorganges.
Das normale schleppenartige Förderband kann durch das Verdrängungsverfahren
zum Entsaften gebraucht werden, aber nur bis zu 5/6000 Tonnen Rohr pro Tag, wegen
der folgenden Beschränkungen:
- – Die Breite der Förderbandwanne ist zu der der Entwässerungsmühle, die
durch das Förderband versorgt werden muß, beschränkt (die Mühlenwalzenlänge ist
2,1 m lang):
- – Die Dicke des Rohrbettes, das weitergeführt werden kann auf dieser Art
Förderband , ist auf ungefähr 300 m/m.
- – Die Geschwindigkeit des Förderbandes ist auf ungefähr 25 m per Minute
beschränkt.
Um höheres Fassungsvermögen zu erreichen, muß eine andere Art Einrichtung
verwendet werden: Die Querflussverdrängungsmethode (VI).
6.1 – Die Ouerflussverdrängungsmethode (VI)
Wie vorher erklärt, kann der Verdrängungsvorgang nur erfolgreich ausgeführt
werden, wenn der Saftgehalt der Megasse wenigstens 20 mal höher ist als der Fasergehalt
des Rohres – das heißt, dass der Fasergehalt der Megasse weniger als 1/20
oder 5% sein muß.
Unter dieser Kondition hat die Megasse die hydrodynamische Eigenschaft
einer Flüssigkeit.
Es ist eine Tatsache, dass bis zu 7% Fasergehalt so wie „Slurry"
gepumpt werden kann. Mit einem Saftgehalt von 20F wird die Megasse frei durch Neigung
in einer offenen Rinne fließen.
Daher ist eine mechanische Hantierung im Verdrängungsvorgang während
der Meichage und der Verdrängung nicht nötig. Erst wenn Ableitung stattfindet, wird
das trockenere Material mechanische Hilfe brauchen.
Der „Querflussfortbewegungsvorgang", der in diesem Patent beschrieben
ist, wird auf die oben genannten Gedanken gestützt.
6.1.1 – Verwandlung von zerkleinertem Rohr (oder entwässerter
Megasse) in eine frei fließende "Slurry" VI)
Ein Teil des Meichagesaftes (10F) ist in der soliden Zufuhr enthalten,
während es durch einen Mazerotor (1) ausgelichtet wird (Trommel mit Nägeln
wie auf VI dargestellt, die sich mit einer Geschwindigkeit
von 300 RPM dreht). Die „Slurry" (Saftgehalt 15F) wird auf eine gewölbte
Platte runtergeworfen (2).
6.1.2. Meichage
Zusätzlicher Meichagesaft (5F) wird durch einen doppelten Boden und
eine gelöcherte Platte (3) der offenen Wanne in der die „Slurry"
(Saftgehalt von 15F auf 20F ansteigend) durch Schwerkraft zur Verdrängungsabteilung
fließen wird, zugeführt.
6.1.3. – Querflußverdrängung und Entwässerung
Wenn die Verdrängung stattfindet, bleibt der Saftgehalt der Megasse
20F, der verdrängte dicke Saft auf dem Boden wird oben durch einen gleichen Anteil
von dünnem Verdrängungssaft (oder Wasser) ersetzt. So fließt in der Verdrängungsabteilung
die Megasse noch leicht durch Schwerkraft.
Aber jetzt, während der Saft durch den gelöcherten Boden hindurch
nach unten fließt, muß letzterer aufgekratzt werden, um Verstopfung zu vermeiden.
Das wird durch eine gelöcherte Trommel (4) die über einem gewölbten durchlöcherten
Boden angebracht ist, erreicht.
Diese Trommel dient zweierlei Zwecken:
- – sie kratzt den gelöcherten Boden in der Verdrängungsabteilung auf
- – sie fördert die Megasse in der Entwässerungsanlage, sollte die Megasse
wieder fest werden, vorwärts.
Der letzte Arbeitsgang wird durch große Nägel, (0,3 bis 0,5 m lang)
(5), die in 12 Linien längs einer durchlöcherten Trommel (2 bis 3 m Durchmesser)
angeschweißt sind, ausgeführt. Jede Reihe (mit einem Nagelabstand von 50 m/m) wird
als Gabel dienen, um die Megasse zur Entladungsabteilung zu bewegen während der
Saft zur Entwässerung durchsickern kann.
Der Durchmesser der Trommel, die Länge der Nägel und die Geschwindigkeit
(1 bis 2 RPM) werden je nach der gewünschten vorgeschriebenen Menge gewählt.
Die Kratzwirkung wird durch eine Kratzplatte (6), die auf
die Spitze der Nägel jeder Reihe entlang geschweißt ist, erreicht.
Der gelöcherte Boden der sauber gehalten wird, erlaubt dem Verdrängungssaft
durch die fließende Megasse durchzufließen.
Der verdrängte Saft ist in die durchlöcherte Trommel über dem Verdrängungsabschnitt
hineingelassen.
Deshalb ist die durchlöcherte Trommel an beiden Seiten offen. Eine
dicke Stahlplatte ist innen in der durchlöcherten Trommel halbwegs zwischen beiden
Enden angeschweißt. Diese Platte (11) ist in der Mitte an eine Nabe geschweißt,
die mit der Achse verbunden ist. Die Trommel wird durch einen hydraulischen oder
elektrischen geschwindigkeitsregelbaren Motor mit einer Geschwindigkeit von 1 bis
2 RPM) angetrieben.
Verdrängungssaft kann durch die Flansche eines äußeren Behälters,
in dem die Safthöhe geregelt wird, damit keine Luft dazu kommt, in die durchlöcherte
Trommel von jeder Seite (in einen Verteilungsbehälter (7) eindringen. Auf
diese Weise kann der Verdrängungssaft gleichmäßig über die Megasse in der Verdrängungsabteilung
verteilt werden, durchfließen und sich im doppelten Boden sammeln, von wo es in
den darunter liegenden Empfangsbehälter abgelassen wird. Der Fluß des verdrängten
Saftes wird durch ein automatisches Ventil am Abflussrohr, das die Höhe im Saftkasten
(8) überwacht, geregelt.
Entwässerung
Dränage geschieht, wenn die Fortbewegung erreicht ist. In der Entwässerungsabteilung,
wo Luft oben auf das Bett zugelassen ist, wird der übrige Saft durch einen hydrostatischen
Druck (2 bis 4 m) zwischen der Oberfläche der Rohrmasse und der Oberfläche des Saftes
im Empfangsbehälter darunter, durch ein Rohr (9) runter
gezogen.
6.1.4. – Ausfluß
Die entwässerte Megasse wird durch die Gravität in einem Winkel von
60 Grad zur Zufuhrseite der nächsten Etappe abgelassen.
Um die perforierten Platten und Nägel zu säubern und dem Abgang der
Megasse in der nächsten Etappe zu helfen, wird Meichagesaft aus der nächsten Etappe
in den Verteilerkastenbehälter (10) durch die Flansche an jeder Seite hereingelassen.
Von hier beginnt die nächste Etappe bei der derselbe Arbeitsgang in
derselben Reihenfolge abgewickelt wird:
- 1 – Auslichten und Naßmachen der Megasse zu einem Saftgehalt von 15F,
indem ein Mazerator verwendet wird.
- 2 – Meichage-Rinne mit doppeltem Boden und durchlöcherter Platte
- 3 – Verdrängung
- 4 – Entwässerung
Wie für das schleppenartige Förderband zur Verdrängung, werden drei
Etappen verwendet.
Das Flussdiagramm ist dasselbe wie das des schleppenartigen Förderbandsystems
(V)