DE3211776A1

DE3211776A1 - Verfahren zum entsaften von knollen, insbesondere der topinamburknolle, und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3211776A1
Application number: DE19823211776
Authority: DE
Inventors: Louis 38100 Grenoble Berthod; Elie 38000 Grenoble Condolios
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1982-10-14
Also published as: FR2502909A1; IT8267438A0; FR2502909B1; BE892497A; IT1155487B; BR8201896A; LU84057A1

Description

VERFAHREN ZUM ENTSAFTEN VON KNOLLEN, INSBESONDERE DER TOPINAMBURKNOLLE, UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHRENS

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entsaften von Knollen, insbesondere der Topinamburknolle.

Sie betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Entsaften von Knollen, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.

Die Suche nach alternativen Energiequellen als Ersatz für Kohle und Erdöl führt dazu, die Verwendung von in Mitteleuropa anbaufähigen landwirtschaftlichen Produkten, insbesondere bestimmter stark zuckerhaltiger Knollen, ins Auge zu fassen.

Unter diesen Knollen eignet sich besonders der leicht anzubauende und zuckerreiche Topinambur für die Herstellung von Kohlewasserstoffen wie z.B. Azeton-Butanol.

In Anbetracht der hohen landwirtschaftlichen Kosten ist es notwendig, für die verschiedenen Verarbeitungsphasen möglichst preisgünstige Verfahren zu verwenden und trotzdem eine höchstmögliche Entsaftungsrate zu erzielen.

Es sind Verfahren zum Entsaften von Knollen bekannt, die eine Vorverkleinerungsphase, eine Zerstoßungsphase und eine Auspreßphase beinhalten. Diese Verfahren benötigen viel Energie für das Entsaften. Außerdem laufen diese Verfahren diskontinuierlich ab, war; d<>n Durchsat,/, weqon der notwendigen Lade- und Entladophaacn in Grenzen hü IL.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zuitfentsaften von Knollen anzugeben, das es ermöglicht, fast

den ganzen Saft mit geringem Energieeinsatz zu extrahieren.

Ki.n wo itorus Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Entsaften von Knollen, insbesondere der Topinamburknolle anzugeben, die das erfindungsgemäße Verfahren anwendet und ausgehend von den mit Erde beschmutzten Knollen aus den Anbaufeldern ein Höchstmaß an durch eine kontinuierliche Verarbeitungskette geklärtem Saft ergibt, einen als Viehfutter geeigneten Faserkuchen liefert und den Landwirten die mit den Knollen in die Entsaftungsanlage gelangte Ackerkrume zurückgibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsaften von Knollen, insbesondere der Topinamburknolle, bei dem

a) zuerst die Knollen gewaschen,

b) dann die Knollen auf Stücke der Größenordnung eines Kubikzentiemeters vorverkleinert werden,

c) dann diese Stücke mit einer zusätzlichen Flüssigkeit, die entweder aus Knollensaft, aus der Destillation stammendem abgereichertem Knollensaft, aus dem Waschwasser, mit dem die Knollen gewaschen worden waren, aus Wasser oder einer Mischung dieser Flüssigkeiten besteht, gemischt und zu einer Pulpe zerstoßen werden,

d) daß dann die Pulpe ausgepreßt wird, wobei Primärsaft und ein Primärkuchen entstehen,

e) dann der Primärkuchen, vorzugsweise mittels Zufuhr einer Flüssigkeit und Wärme, wieder in eine Pulpe verwandelt wird,

f) dann diese Pulpe wieder ausgepreßt wird, wobei ein Sekundärsaft und ein Sekundärkuchen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schritte b) ,c) ,d) und e) kontinuierlich ablaufen.

Vorteilhafterweise wird zumindest eine der Auspreßphasen d und f bei einer Temperatur zwischen 30 und 50⁰C durchgeführt.

Zu diesem Zweck wird die Zusatzflüssigkeit auf eine Temperatur zwischen 25 und 60⁰C gebracht.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Entsaften von Knollen, insbesondere der Topinamburknolle, dadurch gekennzeichnet, daß sie

- eine Vorrichtung zum Waschen der Knollen und zum Lagern der gewaschenen Knollen,

- eine Vorzerkleinerungsvorrichtung, der die gewaschenen Knollen zugeführt werden und die die Knollen in,Stücke schneidet,

- eine Zerkleinerungsvorrichtung von der Art der Kugelzerkleinerer oder Stabzerkleinerer, der die Stücke zugeführt werden und die eine Pulpe liefert,

- mindestens einen ersten Auspreßapparat mit Förderschnecke und Auspreßgitter, der am Ausgang getrennt einen Primärsaft und einen Primärkuchen liefert,

- eine Mischvorrichtung, der der von der ersten Auspreßvorrichtung kommende Primärkuchen zugeführt wird und die eine Sekundärpulpe erzeugt,

- und mindestens einen zweiten Auspreßapparat mit Förderschnecke und Auspreßgitter aufweist, der die Sekundärpulpe empfängt und am Ausgang getrennt einen Sekundärsaft und einen Sekundärkuchen liefert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren 1A und 1B näher erläutert, die eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.

Die Figur zeigt oben einen Lagerplatz 1 für geerntete Knollen, die mit Erde und Steinen behaftet sind.

Die Knollen werden von einer Spritze 2 gefördert, die aus einem Becken 13 über eine. Pumpe 22 versorgt wird. Die Knollen gelangen in einen Kanal 3, dar eine Waschtrommel 4 versorgt. Beim Waschvorgang ist wichtig, die Knollen von der Erde zu befreien, ohne sie zu zerbrechen oder zu beschädigen, und so die Zuckerabgabe in das Primärwaschwasser so weit wie möglich zu vermeiden.

Am Ausgang der Waschtrommel 4 worden die Knollen und das schmutzige. Wasser in einen Steinentferner 5 geschickt, der die in der Erde befindlichen Steine entfernt.

Nach der Entfernung der Steine werden die Knollen auf ein Trennsieb 6 gebracht, das die Knollen vom schmutzigen Primärwasser trennt und vom Becken 13 durch die Pumpe 23. eine gewisse Menge klaren Wassers zugeführt erhält, um die gewaschenen Knollen klarzuspülen. Anschließend läßt man das Wasser abtropfen.

Die gewaschenen und getrockneten Knollen werden in ein Versorgungssilo 15 des Zerkleinerungsteils gebracht.

Das mit Erde angereicherte Wasser aus dem Trennsieb 6 kommt in einen Entsandungsapparat 7, der einerseits den Sand einer Größenordnung von weniger als 0,1 mm und andererseits die Wurzeln und andere schwimmende Teile entfernt, die an den •Knollen hafteten.

Nach dem Entsanden wird das Primärwasser in einem Klärbecken 8 geklärt, das von einer Station 10 mit einem Flockenbildner versorgt wird.

Der erhaltene Erdschlamm wird von einem Kompaktierer 9, der von der Station 10 mit Flockenbildner sowie von einer weiteren Station 11 mit Adjuvans versorgt wird, kompaktiert, um in Erdklumpen geformt werden zu können.

Die vom Kompaktierer 9 kommenden Erdklumpen, der vom Entsander 7 kommende Sand und der vom Steinentferner 5 kommende Kies werden am Lagerplatz 12 gelagert und von den Lastwagen weggefall ren , <l.ie die Knol Len von den Anbaufeldcrn bringen.

Die Gesamtheit dieses Schemas ermöglicht den Betrieb mit einer sehr geringen Wassermenge..

Um eine kontrollierte kontinuierliche Zerkleinerung der Pulpe zu erreichen, werden die Knollen in dem Lagersilo 15 mit einem gewissen Puffervolumen gelagert, damit eine regelmäßige Abgabe aus diesem Silo erreicht wird, das eine Vorzerkleinerungsvorrichtung 16 versorgt, die vorzugsweise ein Zylinderzerkleinerer mit Rillen oder Spitzen ist. Nach dem Vorzerkleinern der Knollen werden die Stücke in einen Zerstoßapparat 17 gebracht.

Der Zerstoßapparat ist dazu bestimmt, die Pulpe der Knollen gänzlich zu zerstoßen, um einen größtmöglichen Entzug des Safts zu ermöglichen. Dieser Zerstoßapparat ist vorzugsweise ein Zylinderhäcksler mit Kugeln oder Stäben als Zerstoßungswerkzeugen. Man wählt diese Art von Zerstoßapparat, weil er kontinuierlich arbeitet, da das zerkleinerte Material mithilf e einer zusätzlichen Flüssigkeit abgezogen wird. Wie später noch gezeigt wird, erhält er vorteil hafterweise heißen Zuckersaft und eventuell eine« geringe Menge qozuckerton Sekundärwassers, das vom sekundären Auspressen iiu Behälter stammt, das weiter unten noch beschrieben wird.

Die zerkleinerte Pulpe wird eventuell in einem Wärmetauscher 31 erhitzt und dann zu einem Pufferbehälter 19 mit Rührwerk gefördert, der über volumetrische Pumpen 20 kontinuierlich Saftpressen 21 versorgt.

Diese Saftpressen haben vorzugsweise Förderschnecken und Freßgitter. Kino solche Presse- ist in dar 1-¹K-OS 81 00 282 beschrieben und wird bevorzugt, weil sie kontinuierlich arbeitet und einen ausgezeichneten Wirkungsgrad besitzt (Verhältnis der Menge des erhaltenen Safts zur verbrauchten Energie). Sie ermöglicht es, die heiße Pulpe kontinuierlich zu pressen, um das Höchstmaß an klarem, gezuckertem Saft zu erhalten, d.h. etwa 70% des Gewichts der Knollen, und einen Primärkuchen einer Trockenheit von 70%.

In Anbei r.irht <le:; Diirclis.il x.cü dor KinxelprcsHon ist die Anzahl dor Ln Hatrieb bofLndI iahen Pressen abhängig vom Gesamtangebot an zerkleinerter Pulpe.

Die konzentriertesten gezuckerten Primärsäfte des ersten Preßvorgangs werden in einen Behälter 28 gebracht und dann durch die Pumpe 29 zu einer Gärungs- und Distillierstation 50 befördert. Ein Teil dieses Safts wird zum Zerstoßapparat 17 zurückgeschickt.

Die von den Primärpressen 21 kommenden Kuchen enthalten noch eine gewisse Menge gezuckerten Safts.

Um den Gesamtwirkuncjsqrad zu verbessern, müssen diese Kuchen nachbehandelt, d.h. wieder in die Form einer Pulpe gebracht und dann nochmals ausgepreßt werden.

Hierfür ist es vorgesehen, mithilfe der Pumpe 30 eine kleine Menge geklärten Primärwassers aus dem Behälter 13 zu entnehmen und es nach Erhitzung in einem Wärmetuascher 32 in einen Behälter 22 zu bringen, um den von den Pressen 21 kommenden Primärkuchen sich wieder vollsaugen zu lassen.

Nach dem Auflösen des Kuchens in dem Mischbehälter 22 wird die Pulpe wieder von den volumetrischen Pumpen 24 erfaßt und zu den Pressen 25 gefördert, die vorteilhafterweise vom gleichen Typ sind wie die Pressen 21.

Der zum zweiten Mal gepreßte Kuchen wird durch Fördermittel 27 zu einer Trockenvorrichtung für die Futtermittelherstellung o.a. gebracht.

Der gezuckerte Sekundärsaft, der aus den Pressen 25 kommt, wird in einem Behälter 26 aufgefangen und entweder zum Zerstoßapparat 17 gebracht, um dort mit der Pulpe der Knollen während der Zerkleinerung nach dem Aufheizen vermischt zu

werden, oder zur Distillierung. Eine Pumpe 3 3 ist zu diesem Zweck am Ausgang des Behälters 26 angeordnet.

Dies ermöglicht eine globale Ausbeute an Saft von 92% mit nur 10%iger Verdünnung, der Primärsäfte.

Um die Qualität des Sekundärkuchens zu vorbessern, wird die den Pressen 25 zugeführte Pulpe über eine Versorgungsvorrichtung 40 mit einem Zusatz von einigen Prozent an Pflanzenfasern (Luzerne, Zellulosefasern, Stroh, Laub, Holzspäne) vermischt.

Dieser Zusatz ermöglicht eine bessere Filtrierbarkeit der Pulpe und vermeidet den Verlust an trockenem Material durch das Gitter des Preßapparats; außerdem verbessert das Hinzufügen dieser Fasern die Qualität des verbleibenden Kuchens, der für Viehfutter verwendet wird.

Das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung

- bieten einen hohen Wirkungsgrad (Verhältnis des entzogenen Safts zur verbrauchten Energie), insbesondere wegen des kontinuierlichen Betriebs,

- ergeben kontinuierlich klare Zuckersäfte, die die rasche Gärung in einer Fabrikationskette zu Azeton-Butanol oder Äthylalkohol kostengünstig mit einem Minimum an Arbeitskräften ermöglichen,

- sichern eine hohe Ausbeute der Säfte, da mit einer Verdünnung der Primärsäfte um 10% die globale Ausbeute auf 92% ansteigen kann,

- und verringern so weit wie möglich die Unterhaltungskosten des Produktionsmaterials wegen einer gründlichen Wäsche der Knollen vor der Verarbeitung und ermöglichen die.Rückgabe der zur Fabrik gebrachten Krume an die Hauern.

Claims

Fo 12511 D

3211775

ALSTHOM-ATLANTIQUE 38, avenue Kleber 75794 PARIS CEDEX 16 Frankreich

VERFAHREN ZUM ENTSAFTEN VON KNOLLEN, INSBESONDERE DER TOPINAMBURKNOLLE, UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHRENS

PATENTANSPRÜCHE

1 - Verfahren zum Entsaften von Knollen, insbesondere .der Topinamburknolle, bei dem

a) zuerst die Knollen gewaschen,

b) dann die Knollen auf Stücke der Größenordnung eines Kubikzentimeters vorverkleinert werden,

c) dann diese Stücke mit einer zuBätzl i<*hen Flüssigkeit, die entweder aus Knollonsaft, aus der Destillation stammendem abgereichtertem Knollcnsaft, aus dem Waschwasser,mit dem die Knollen gewaschen worden waren, aus Wasser oder einer Mischung dieser Flüssigkeiten besteht, gemischt und zu einer Pulpe zerstoßen werden,

d) daß dann die Pulpe ausgepreßt wird, wobei Primärsaft und ein Primärkuchen entstehen,

e) dann der Primärkuchen, vorzugsweise mittels Zufuhr einer Flüssigkeit und Wärme, wieder in eine Pulpe verwandelt wird,

f) dann diese Pulpe wieder ausgepreßt wird, wobei ein Sekundärsaft und ein Sekundärkuchen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schritte b), c), d) und e) kontinuierlich ablaufen.

• ./■

2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Auspreßphasen
d und f bei einer Temperatur von zwischen 30 und-5O⁰C
durchgeführt wird.

3 -Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

ze ichnet, daß die zusätzliche Flüssigkeit, die in
der Phase c) untergemischt wird, auf eine Temperatur zwischen 25 und 60⁰C gebracht wird,

4 - Vorrichtung zum Entsaften von Knollen, insbesondere
der Topinamburknolle, dadurch gekennzeichnet,
daß sie

- eine Vorrichtung (4) zum Waschen der Knollen und zum Lagern der gewaschenen Knollen,

- eine Vorzerkleinerungsvorrichtung (16), der die gewaschenen Knollen zugeführt werden und die die Knollen in Stücke schneidet,

- eine Zerkleinerungsvorrichtung (17) von der Art der Kugelzerkleinerer oder Stabzerkleinerer, der die Stücke zugeführt
werden und die eine Pulpe liefert,

- mindestens einen ersten Auspreßapparat (21) mit Förderschnecke und Auspreßgitter, der am Ausgang getrennt einen
Primärsaft und einen Primärkuchen liefert,

- eine Mischvorrichtung (22) , der der von der ersten Auspreßvorrichtung kommende Primärkuchen zugeführt wird und die eine Sekundärpul pe erzeugt,

- und mindestens einen zweiten Auspreßapparat (25) mit Förderschnecke und Auspreßgitter aufweist, der die Sekundärpulpe empfängt und am Ausgang getrennt einen Sekundärsaft und einen Sekundärkuchen liefert.

5 - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Verteilerorgan (40) für Pflanzen: fasern aufweist, das mit dem Eingang der Mischvorrichtung (22) verbunden ist.