Verfahren zur mechanischen Entwässerung extrahierter Zuckerrübenschnitzel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Pressentwässerung extrahierter Zuckerrübenschnitzel.

[0002] Die zur Entfernung einer bestimmten Wassermenge aufzubringende Energie ist bei der mechanischen Entwässerung um ein Vielfaches geringer als bei der thermischen Trocknung in konventionellen Trommeltrockern. Eine Erhöhung des Presswasseranteils und damit der Trockensubstanz der gepressten Schnitzel bedeutet eine erhebliche Energieeinsparung. Hinzu kommt die Tatsache, dass die Einsparung von Primärenergie entscheidend zur Verminderung von Emissionen beiträgt.

[0003] Die heute zur Schnitzelabpressung allgemein eingesetzten Ein- und Zweispindelpressen vertikaler und horizontaler Bauart arbeiten nach dem Volumenverdrängungsprinzip, wobei der aufgebrachte Druck und die Presszeit die relevanten Betriebsparameter für die Abpressung sind. Die Verbesserung des Trockensubstanzgehaltes in den Pressschnitzeln durch Absenken der Spindeldrehzahl (um dadurch die Presszeit zu verlängern) führt zu einer Verringerung der Durchsatzleistung. Eine Erhöhung der Trockensubstanzgehalte durch Verlängerung der Pressdauer erfordert somit zwangsläufig höhere kapitalgebundene Kosten.

[0004] In der Praxis kommt somit dem Einsatz von Presshilfsmitteln besondere Bedeutung zu. Hierunter werden solche Zusätze oder Maßnahmen verstanden, die - ohne die Durchsatzleistung der Schnitzelpresse zu reduzieren - den in den Pressschnitzeln erzielten Trockensubstanzgehalt erhöhen. Presshilfsmittel sind insbesondere Säuren und Gips, die dem Extraktionsfrisch- bzw. Presswasser zugesetzt werden.

[0005] Der bei der Abpressung vorliegende pH-Wert im Presswasser beeinflusst die Abpressung günstig, soweit er in der Größenordnung von etwa 5,0 liegt. Neben der Verbesserung der Schnitzelabpressung sind aber auch die mit solchen Maßnahmen verbundenen Nachteile zu berücksichtigen, wie z. B. der vermehrte Melasseanfall durch lonenaustauschprozesse und die Bildung von Calciumlaktat. Bei übermäßiger Säuerung können die Trockenschnitzelausbeute sowie die Filterstation in der Saftreinigungsstufe nachteilig beeinflusst werden.

[0006] Die über Presswasser bzw. Frischwasser erfolgende Zugabe von Salzen mehrwertiger Kationen als Presshilfsmittel gilt heute als Standard. Überwiegend wird Gips eingesetzt und zwar mengenmäßig so, dass die unveresterten Galakturonsäuren des Pektins mit Calciumionen belegt werden.

[0007] Der DE 29 06 528 A1 lässt sich ein Verfahren zur Herstellung von Rübenschnitzeln hohen Trockensubstanzgehaltes entnehmen. Bei diesem Verfahren wird als bekannt vorausgesetzt, durch Zugabe von Calcium- oder Aluminiumsalzen über das Extraktionswasser zum Extraktionssystem die Abpressbarkeit der extrahierten Zuckerrübenschnitzel zu verbessern. Dieses vorbekannte Verfahren wird jedoch als unwirtschaftlich beschrieben. Als vorbekannt wird ferner der Vorschlag beschrieben, den in der Zuckerindustrie anfallenden Carbonatationsschlamm mit den extrahierten Zuckerrübenschnitzeln zu vermischen und auf diese Weise die Abpressbarkeit der Schnitzel zu erhöhen. Jedoch sei dieser Vorschlag an der zu niedrigen Löslichkeit des Calciumcarbonates in diesem System sowie an der Unmöglichkeit gescheitert, die dazu benötigten Verweilzeiten wirtschaftlich zu realisieren. Stattdessen wird in der genannten Vorveröffentlichung vorgeschlagen, die nach dem ersten mechanischen Abpressen anfallenden Pressschnitzel mit Salzen mehrwertiger Kationen so zu behandeln, dass die im Pektingerüst der Pressschnitzel noch mit einwertigen Kationen besetzten Carboxylgruppen gegen mehrwertige Kationen ausgetauscht werden. Dadurch soll die Abpressbarkeit der Pressschnitzel in einer sich anschließenden zweiten mechanischen Abpressung erheblich verbessert werden. Vorgesehen ist dabei die Zugabe der Salzlösung nach der ersten Abpressstufe, wobei das in der zweiten Abpressung anfallende Presswasser teilweise wieder zum Verdünnen der Salzlösungen und zum Einmaischen der unbehandelten Pressschnitzel benutzt werden kann. Beispielsweise sollen die nach einer ersten mechanischen Abpressung erhaltenen Pressschnitzel mit ca. 80 % Wassergehalt in einer Mischstrecke mit einer wässrigen Lösung von Salzen mehrwertiger Kationen gemischt werden, wobei die Lösung der Salze in der im Kreislauf zurückgenommenen Pressflüssigkeit der nachgeschalteten zweiten Abpressung erfolgt.

[0008] Der JP 6-141900 (Abstract C-1241 vom 23.08.94) lässt sich der Vorschlag entnehmen, als Presshilfsmittel Gips in gelöster Form einzusetzen.

[0009] Die heutigen in der Praxis angewandten Technologien der mechanischen Schnitzelentwässerung entfernen nur ca. 80 % des mit den extrahierten Schnitzeln eingeführten Wassers, wobei ein Trockensubstanzgehalt von durchschnittlich ca. 30 % in den Pressschnitzeln erreicht wird. Die restlichen 20 % Wasser müssen in der Trocknung entfernt werden.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Trockensubstanzgehalt in den Pressschnitzeln zu erhöhen, ohne hierfür die Durchsatzleistung der Schnitzelpresse zu reduzieren.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Pressbereich eine Suspension aus Salz oder Salzen mehrwertiger Ionen unmittelbar in die Schnitzel-Pressschicht eingeführt wird und zwar vorzugsweise im mittleren Bereich der Pressstrecke, also nachdem der größte Teil des Presswassers bereits abgepresst ist.

[0012] Während im Stand der Technik eine Gips-Suspension in das der Extraktionsanlage zugeführte Press- und Frischwasser unter Beachtung der Löslichkeit von Gips im entsprechenden Mengenverhältnis eingespeist wird (wobei die Löslichkeit dann erreicht ist, wenn sich im Extraktionswasser ein Härtegrad von ca. 1g CaO/dm³ (100°dH) einstellt), wird stattdessen erfindungsgemäß eine Suspension unmittelbar in die Schnitzelpresse eingeführt. Verwendet wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine Suspension mit 20-60 % TS. Um zu verhindern, dass das zugeführte Salz unmittelbar in Lösung geht, erfolgt die Einführung der Suspension erst nach dem Abpressen des größten Teils des Presswassers. Die Einspeisung in diesem Bereich führt zu einer deutlichen Erhöhung der inneren Reibung und damit verbunden zu höheren Drehmomenten an der Pressspindel und dadurch zu einer signifikanten Erhöhung des in den gepressten Schnitzeln erzielten Trockensubstanzgehaltes.

[0013] Die eingeführte Salz-Suspension wird weitgehend in den Schnitzeln aufgenommen; das Salz bleibt somit im Extraktionskreislauf. Die Aufbereitung des Extraktionswassers kann somit über die Dosierung der Salzaufgabe in die Schnitzelpresse erfolgen.

[0014] Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird das in die Pressstrecke eingeführte Salz, z. B. Gips, zweimal genutzt und zwar einmal mechanisch durch Erhöhung der Reibungskräfte, wie vorstehend beschrieben, und zum anderen chemisch dadurch, dass ein Teil des Gipses durch das Presswasser gelöst wird und mit diesem in den üblichen Extraktionskreislauf gelangt und dadurch in bekannter Weise über einen Ionenaustauschprozess die Trockensubstanz in den gepressten Schnitzeln erhöht.

[0015] Die herkömmliche Zugabe von Gips in das Extraktionswasser (Frischwasser und/bzw. Presswasser) kann somit ersatzlos entfallen. Im Übrigen kann für das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell die gleiche Aufbereitungseinrichtung für das Extraktionswasser verwendet werden, so dass durch die veränderte Gipsaufgabe in die Schnitzelpresse ohne wesentlichen Mehraufwand an Einrichtungen eine deutliche Verbesserung der Trockensubstanzwerte der abgepressten Schnitzel und somit eine wesentliche Einsparung an Kosten bei der thermischen Trocknung erreicht wird.

[0016] Die schonende Behandlung der Schnitzel führt zu einer deutlich geringeren Pülpebildung und ergibt somit auch einen geringeren Staubanteil bei den getrockneten Schnitzeln.

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch z. B. mit Carbokalk durchführen und sorgt somit zur Entsorgung von anfallenden Abfallstoffen in der Zuckerfabrik.

[0018] In den mittleren Bereich der Schnitzelpresse können gegebenenfalls noch zusätzliche Presshilfsmittel aufgegeben werden, um dadurch eine weitere Erhöhung der Trockensubstanzwerte zu erzielen.

[0019] Damit die eingeführte Suspension ihre Wirkung voll entfalten kann, ist es zweckmäßig, wenn die Einführung der Suspension mittig in die Schnitzel-Pressschichtdicke erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei Verwendung einer Spindelpresse die Aufgabe der Suspension an mehreren Umfangsstellen über Aufhalter erfolgt. Dabei erfolgt die Zufuhr vorzugsweise unter Druck und unter Verwendung zumindest einer Dosierpumpe, über die die Steuerung der Suspensionszufuhr erfolgen kann. Bei konstanter Drehzahl der Pressspindel und somit konstantem Schnitzeldurchsatz durch die Presse kann auch die Suspensionszufuhr konstant gehalten werden.

[0020] Für das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich insbesondere Salze zweiwertiger Ionen verwenden, wobei sich auch hier der Gips als vorteilhaft herausgestellt hat. Die Gips-Suspension kann in herkömmlicher Weise durch Mischen von Kalkmilch und Schwefelsäure im stöchiometrischen Verhältnis oder aber durch Einmischen von Trockengips in eine Teilmenge von Press- und/oder Frischwasser vorgenommen werden.

[0021] Die Salzzugabe im dem Extraktionsturm beträgt vorzugsweise 1 mmol (CaSO₄ + 2 H₂O) /100 g (≙ 2 meq CaSO₄ /100 g) Rübe.

[0022] In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung in Form eines Verfahrensschemas dargestellt.

[0023] In eine Schnitzelpresse 1 werden über eine Leitung 2 aus einem Extraktionsturm 3 abgezogene extrahierte Schnitzel eingeführt und auf ihrem Weg durch die Schnitzelpresse 1 abgepresst. Das hierbei anfallende Presswasser wird über eine Leitung 4 zusätzlich zu einer Frischwasserzufuhr 5 in den Extraktionsturm 3 geleitet.

[0024] Am Fuß des Extraktionsturms 3 ist eine Schnltzel/Saft-Zufuhr 6 sowie ein Turmsaft-Ablauf 7 angedeutet.

[0025] In einem Suspensionstank 8 wird durch Zufuhr von Wasser 9 und CaSO₄ eine Gips-Suspension von 20-60 % TS hergestellt, die über eine Leitung 10 von einer Dosierpumpe 11 in eine Aufhalterebene 12 an mehreren Umfangsstellen der Schnitzelpresse 1 über nicht näher dargestellte Aufhalter mittig in die Schnitzel-Pressschichtdicke eingespeist wird. Diese Einspeisung erfolgt etwa im mittleren Bereich der durch die Schnitzelpresse 1 definierten Pressstrecke.

[0026] Die über die Leitung 2 in die Schnitzelpresse 1 eingespeisten extrahierten Schnitzel haben einen Trockensubstanzgehalt von etwa 11 %. Die Einspeisung der Gips-Suspension in die Schnitzelpresse 1 wird so eingestellt, dass sich in dem über die Leitung 4 in den Extraktionsturm 3 gepumpten Presswasser ein Gehalt von 1 mmol (CaSO₄ + 2H₂O)/100 g (≙ 2 meq CaSO₄/100 g) Rübe ergibt.

[0027] Die aus der Schnitzelpresse 1 austretenden gepressten Schnitzel sind durch den Pfeil 13 dargestellt.

Ansprüche

1. Verfahren zur mechanischen Pressentwässerung extrahierter Zuckerrübenschnitzel, dadurch gekennzeichnet, dass im Pressbereich eine Suspension aus Salz oder Salzen mehrwertiger Ionen unmittelbar in die Schnitzel-Pressschicht eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension im mittleren Bereich der Pressstrecke, also nachdem der größte Teil des Presswassers bereits abgepresst ist, eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführung der Suspension mittig in die Schnitzel-Pressschichtdicke erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Spindelpresse (1) die Aufgabe der Suspension an mehreren Umfangsstellen über Aufhalter (12) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einspeisung der Suspension zumindest eine Dosierpumpe (11) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Gips als ein Salz mehrwertiger lonen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gips-Suspension hergestellt wird durch Mischen von Kalkmilch und Schwefelsäure im stöchiometrischen Verhältnis.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gips-Suspension hergestellt wird durch Einmischen von Trockengips in eine Teilmenge von Press- und/oder Frischwasser.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Suspension mit 20 bis 60 % TS.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dosierung der Salzzugabe derart, dass sich in dem durch das Abpressen der Schnitzel anfallenden Presswasser ein Salzgehalt von 1 mmol (CaSO₄ + 2 H₂O)/100 g (≙2 meq CaSO₄/100 g) Rübe ergibt.

Claims

1. A process for mechanical compressive dewatering of extracted sugar beet pulp, characterised in that, in the pressing area, a suspension of salt or salts of polyvalent ions is introduced directly into the pressed pulp layer.

2. A process according to claim 1, characterised in that the suspension is introduced into the central area of the pressing zone, i.e. after the majority of the pulp press water has already been expressed.

3. A process according to claim 1 or claim 2, characterised in that the suspension is introduced into the centre of the pressed pulp layer thickness.

4. A process according to claim 1, 2 or 3, characterised in that, where a screw press (1) is used, the suspension is applied at a plurality of peripheral points via holding-open means (12).

5. A process according to one of the preceding claims, characterised in that at least one metering pump (11) is used to feed in the suspension.

6. A process according to one of the preceding claims, characterised by the use of gypsum as a salt of polyvalent ions.

7. A process according to claim 6, characterised in that the gypsum suspension is produced by mixing milk of lime and sulfuric acid in a stoichiometric ratio.

8. A process according to claim 6, characterised in that the gypsum suspension is produced by mixing dry gypsum into a sub-quantity of press and/or fresh water.

9. A process according to one of the preceding claims, characterised by the use of a suspension with 20 to 60 % dry matter.

10. A process according to one of the preceding claims, characterised by metering salt addition in such a way that a salt content of 1 mmol (CaSO₄ + 2 H₂O)/100 g (≅ 2 meq CaSO₄/100 g) of beet is obtained in the press water arising from expression of the pulp.

Revendications

1. Procédé pour déshydrater mécaniquement, à la presse, des cossettes de betterave sucrière après extraction, caractérisé en ce que l'on introduit dans la zone de pressage une suspension de sel ou de sels d'ions à plusieurs valences directement dans la couche de pressage des cossettes.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit la suspension dans la zone moyenne du trajet de pressage, donc après évacuation, par pressage, de la majeure partie de l'eau de pressage.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'introduction de la suspension a lieu au milieu de l'épaisseur de la couche de pressage des cossettes.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que dans le cas de l'utilisation d'une presse à vis (1) l'apport de la suspension a lieu en plusieurs points de la périphérie par l'intermédiaire de reteneurs (12).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise au moins une pompe doseuse (11) pour l'acheminement de la suspension.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation de gypse en tant que sel d'ions à plusieurs valences.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la suspension de gypse est fabriquée par mélange de lait de chaux et d'acide sulfurique en proportion stoechiométrique.

8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la suspension de gypse est fabriquée par introduction de gypse sec dans une quantité partielle d'eau fraîche et/ou d'eau de pressage.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'une suspension avec 20 à 60% de matières sèches.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par dosage de l'apport de sel tel qu'il en résulte dans l'eau de pressage s'écoulant par suite du pressage des cossettes une teneur en sel de 1 mmole (CaSO₄ + 2H₂O)/100g (≙ 2 meq CaSO₄/100 g) de betteraves.

Zeichnung