Titel: Ueber das Elutionsverfahren in der Zuckerfabrikation.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1880, Band 235 (S. 361–369)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj235/ar235152

Apparate und Betriebsführung bei M. Weinrich's Elutionsverfahren.1)

(Schluſs der Abhandlung S. 53 dieses Bandes.)

Mit Abbildungen auf Tafel 37.

Nach den allgemeinen Andeutungen über das neue Weinrich'sche verfahren und dessen Stellung zur Entwicklung der anderen bis jetzt bekannt gewordenen Methoden der Elution sollen nachstehend die |362| wichtigsten Apparate desselben und der Gang der Fabrikation etwas eingehender besprochen werden.

Wie früher hervorgehoben, beruht der Schwerpunkt der verschiedenen Elutionsverfahren in der entsprechenden Herstellung des rohen Melassekalkes, indem sich der Proceſs der Auslaugung selbst fast vollständig äuſserer Einfluſsnahme entzieht. Die Bildung des Melassekalkes geschieht hier durch Vermischung der heiſsen Melasse mit trocken gelöschtem Kalk, von welchem so viel zugesetzt wird, als die chemische Zusammensetzung des dreibasischen Zuckerkalkes erfordert. Diese verlangt auf ein Mol. Zucker (171 Th.) drei Mol. reinen wasserfreien Kalk (84 Th.) oder rund 55 Procent des Zuckergehaltes der Melasse an Kalk, wobei schon für einen gewissen, durch Unreinigkeiten des Kalkes und Unvollkommenheit der Mischung bedingten Ueberschuſs vorgesehen ist. Da nun aus den früher aus einander gesetzten Gründen beim Weinrich'schen Verfahren der Kalk nicht als Aetzkalk, sondern trocken gelöscht als Calciumhydroxyd verwendet wird, in welcher Form er 32 Proc. Wasser aufgenommen hat, so ist der Zusatz dieses trocken gelöschten Kalkes in gleichem Verhältnisse zu erhöhen und es sind endgültig = 0,55 (100 + 32) = rund 73 Procent des Zuckergehaltes der Melasse in Form von trocken gelöschtem Kalk zuzusetzen.

Die zur Herstellung dieser Verbindung erforderlichen Vorbereitungen, bestehend einerseits in dem Erhitzen der Melasse auf etwa 100° in eigenen Rührwerken mit Dampfheizung, andererseits in der Umwandlung des frisch gebrannten Kalkes in Calciumhydrat durch Begieſsen desselben mit Wasser, brauchen hier nicht näher erörtert zu werden. Der trocken gelöschte Kalk zerfällt hierbei in ein feines Pulver, das von den unvollständig gelöscht gebliebenen oder noch nicht völlig gebrannt gewesenen Kalkstückchen durch einen gewöhnlichen Siebcylinder getrennt wird, damit eine durchaus innige Mischung mit der heiſsen Melasse erzielt werde. Diese findet in einem besonderen Mischgefäſse (g Fig. 1 bis 3 Taf. 7 sowie Fig. 5 und 6 Taf. 37) statt, welchem durch zwei seitliche Oeffnungen m und k die heiſse Melasse und der pulverförmige, trocken gelöschte Kalk zugeführt wird.

Zur Sicherung des genauen Mischungsverhältnisses werden die nach der Zusammensetzung der Melasse ermittelten proportionalen Gewichte entweder absatzweise zugewogen, oder durch stellbare mechanische Zuführungsmechanismen fortlaufend eingelassen; in beiden Fällen kann vermöge des groſsen Fassungsraumes des Mischers der gebildete Melassekalk durch die im Boden angebrachte Oeffbung o ununterbrochen abgezogen werden.

Der Mischer ist im Wesentlichen ein aus Eisenblech hergestellter Cylinder von etwa 800mm Durchmesser mit guſseisernem Aufsatz und Untersatz. Ersterer enthält die Zuführungsöffnungen m und k und trägt das Halslager der verticalen Welle für die Rührarme, in letzterem |363| befindet sich die Abzugsöffnung o und das Fuſslager der verticalen Spindel. Dieselbe ist mit zahlreichen Rührarmen, am unteren Ende mit einem guſseisernen Schaber versehen, rotirt mit etwa 80 Umdrehungen in der Minute und erzielt im Eingriff mit den aus der Cylinderwand vorstehenden festen Mischarmen eine rasche und vollständige Verbindung zwischen Melasse und Kalk. Der mit Dampf geheizte Boden (eventuell noch ein Dampfmantel) verhütet ein vorzeitiges Erhärten der Mischung, so daſs das Gefäſs continuirlich arbeitsfähig bleibt und nur etwa alle 8 Stunden mit heiſsem Wasser auszuspülen ist. Die Bodenöffnung o ist mit einem Schieber verschlieſsbar und läſst das Mischungsproduct als heiſsen dünnflüssigen Brei in die darunter geführten Erstarrungskästen abflieſsen. Es können stündlich – bei einem Kraftaufwand von 1e,5 – 50 bis 70 Kästen mit je 130k Melassekalk abgezogen werden, so daſs für eine tägliche Verarbeitung von 18t Melasse das Mischwerk nur 4 bis 5 Stunden in Thätigkeit ist. Gegenüber der schwerfälligen und oft unterbrochenen Arbeit mit dem zum Anmischen dienenden Kollergang des Scheibler-Seyfferth'schen Verfahrens ist hierdurch eine wesentliche Vereinfachung erzielt; zudem ist der letztere ums mehrfache theurer wie Weinrich's Mischer und erfordert mindestens 10c Betriebskraft.

Die mit Melassekalk gefüllten Kästen werden in den nicht besonders zu heizenden Erstarrungsraum (vgl. Grundriſs Fig. 3 Taf. 7) gebracht, in welchem die Masse nach etwa 12 Stunden erstarrt und nach weiteren 12 Stunden völlig ausgekühlt ist und sich in Gestalt fester Blöcke leicht aus den Kästen ausschlagen läſst. Diese Blöcke bilden eine harte, spröde und leicht spaltbare Masse, welche einen gleichförmig gelblichbraunen Bruch zeigt und sich vermöge ihrer Sprödigkeit leicht zu griesförmigem Pulver zerkleinern läſst. Die Zerkleinerung geschieht, um Staubbildung thunlichst zu vermeiden, zunächst durch Handarbeit mittels Beilen, dann in einem besonders construirten doppelten Brechwerk und endlich in einem Desintegrator, dessen Construction als bekannt vorausgesetzt werden kann. Als Endresultat erhält man ein wesentlich griesartiges Pulver, bei dem jedoch ein gewisser Procentsatz von Staub nicht zu vermeiden ist; in Folge dessen ist die richtige Führung des Zerklemerungsprocesses von besonderer Wichtigkeit, da eine allzu groſse Beimengung von Staub den Laugproceſs unnöthig verlängern würde. Ungenügend vermahlene Theile würden denselben Nachtheil hervorrufen; darum wird das vom Desintegrator kommende Mahlgut zuletzt och über ein Sieb gefördert, welches die gröſseren Körner zum Desintegrator zurückführt.

Die Anordnung des Brechwerkes i im obersten Stockwerke des Mischhauses, welchem der erstarrte Melassekalk durch einen Aufzug zugefordert wird, des Desintegrator k unterhalb des Brechwerkes, sowie des Siebes m, zu welchem ein Paternosterwerk vom Auslauf des |364| Desintegrator führt, ist aus den Planskizzen Fig. 1 bis 3 Taf. 7 zu entnehmen; die Construction des doppelten Brechwerkes ist in den Detailfiguren 7 bis 9 Taf. 37 dargestellt. Es besteht aus zwei über einander angeordneten Paaren von Brechwalzen, welche dadurch gebildet sind, daſs auf starken Wellen abwechselnd gezahnte Stahlscheiben und etwas breitere Zwischenringe derart aufgekeilt werden, daſs die Zähne der einen Walze in die Lücken der anderen eingreifen (vgl. Fig. 9). Der bereits durch Handarbeit zu kleineren Klumpen gespaltene Melassekalk wird durch den Fülltrichter f eingeworfen und passirt nach einander die beiden Walzenpaare, von welchen das untere behufs weiterer Zerkleinerung enger gestellte Scheiben hat und entsprechend schneller rotirt. Der Antrieb erfolgt durch Zahnradübersetzung von einer Riemenscheibe aus. Zu bemerken sind noch die hinter den Walzen eingreifenden Abstreifer, welche ein Verlegen wirksam verhüten; die Maschine ist, wegen der Festigkeit des Melassekalkes, in allen ihren Theilen maſsig zu construiren. Unterhalb des zweiten Walzenpaares führt das Rohr r zum Desintegrator, welcher die vollständige Vermahlung des Melassekalkes besorgt.

Der zu Gries und Staub vermahlene Melassekalk könnte nun wohl direct in die Lauggefäſse eingefüllt, durch aufgegebenen Spiritus allmählich von den ihm anhaftenden Salzen gereinigt und in Zuckerkalk verwandelt werden; doch würde dieser Proceſs zunächst bedeutend länger Zeit und damit eine entsprechend gröſsere Anlage erfordern. Ferner gestaltet sich durch das baldige Zusammensintern des Melassekalkes in den Lauggefäſsen die Auslaugung äuſserst ungleichmäſsig, so daſs ein gewisser niedriger Reinheitsquotient nur mit groſsen Zucker Verlusten in den Laugen überschritten werden kann, und endlich nöthigt eine derartige Führung des Laugprocesses zur Anordnung des kostspieligen und umständlichen Batterien System es, d.h. es muſs, um genügend concentrirte Laugen zu erhalten, der Auswaschspiritus nach einander verschiedene Lauggefäſse passiren, ehe er zur Destillation gelangen kann.

Dieser Uebelstand ist allen bisher eingeführten Elutionsverfahren gemeinsam und durch die Umgehung desselben bezeichnet das Weinrich'sche Elutionssystem einen groſsen Fortschritt, welcher sich sowohl in der billigen Herstellung der ganzen Anlage, als in den günstigen Betriebsresultaten geltend macht.

Hier gelangt der gemahlene Melassekalk, ehe er einem der Lauggefäſse zugeführt wird, zuvor in ein besonderes Rührwerk (in den Planskizzen Fig. 1 und 3 Taf. 7 mit n bezeichnet und im früheren Artikel bereits in seiner Wirkungsweise kurz beschrieben), welches in Fig. 10 und 11 Taf. 37 in der Detailconstruction dargestellt ist. Das cylindrische Gefäſs von etwa 1800mm Durchmesser und ebensolcher Höhe wird durch das Ventil w mit (etwa 50procentigen) Spiritus gefüllt, welcher nicht vollkommen rein zu sein braucht, sondern bereits früher zum Auswaschen |365| gedient haben kann. Ist das Gefäſs zu beiläufig zwei Drittel gefüllt, was durch ein Standglas beobachtet werden kann, so wird die mit T-förmigen Armen besetzte Rührwerkswelle durch Riemenantrieb und Zahnradübersetzung in Bewegung gesetzt und endlich durch die Klappe p der gemahlene Melassekalk zugelassen. Das Rührwerk macht etwa 12 bis 15 Umdrehungen in der Minute derart, daſs die einfallenden Melassekalktheilchen nicht direct zu Boden fallen, sondern von dem das Gefäſs erfüllenden Spiritus schwebend erhalten und allseitig durchtränkt werden; da ein bereits zum Auslaugen verwendeter Spiritus specifisch schwerer ist, so erscheint ein solcher für die Füllung des Rührwerkes um so verwendbarer.

Nach etwa 30 Minuten und nachdem so viel gemahlener Melassekalk zugeführt worden ist, als durch die Einwirkung des Rührwerkes suspendirt erhalten werden kann, wird der Inhalt des Rührwerkes durch eine gewöhnliche Kolben- oder Plungerpumpe mittels des Hahnes a abgezogen und in eines der Lauggefäſse gefördert, um hier im ruhenden Zustande die zweite Phase der Auslaugung durchzumachen. Da aber die im Rührwerk schon stattfindende Lösung der Nichtzucker Stoffe eine äuſserst ausgiebige ist, so genügt ein weiterer Zeitraum von 30 bis 40 Stunden, um die hohen Reinheitsquotienten des Zuckerkalkes von 85 bis 89 Proc. zu erreichen, wie sie beim Weinrich'schen Verfahren vorkommen.

Zur übrigen Einrichtung des Rührwerkes ist noch folgendes nachzutragen. Das Ventil v auf der Decke dient zum Nachlassen von frischem Spiritus, das Ventil d zum Einführen von Dampf, um bei irgend eintretender Zufälligkeit aus der im Rührwerk befindlichen Masse den Spiritus direct abdestilliren zu können; dann eröffnet das Ventil V den abgetriebenen Dämpfen den Weg zum Kühler, um die geistigen Dämpfe zu condensiren und den Alkohol zurückzugewinnen. Zu erwähnen ist schlieſslich noch das Thermometer t und das Ablaſsventil n, welches für den Fall eines Versagens der Pumpe und beim Auswaschen des Rührwerkes verwendet wird.

Für den normalen Betrieb schafft, wie bereits oben bemerkt, eine Transmissionspumpe den Inhalt des Rührwerkes in die zum Auslaugen in ruhendem Zustande bestimmten Eluteurs. Dabei wird der zu Gries und Staub vermahlene Melassekalk, welcher nun vollständig vom Spiritus durchdrungen ist, in dem mit den Salzen des Melassekalkes beladenen Spiritus fortwährend suspendirt erhalten, so daſs die zu den Eluteurs führende Druckleitung beliebig – bis zu 5m Steigung – geführt werden kann.

Der zu füllende Eluteur (Fig. 12 bis 14 Taf. 37) wird durch die beiden Flanschenstutzen q mit der Druckleitung der Pumpe in Verbindung gesetzt und die geförderte Masse durch die unterhalb der Stutzen q angebrachten Schirme entsprechend vertheilt. In der unteren |366| Hälfte des den Eluteur bildenden liegenden Cylinders von etwa 2m,5 Durchmesser und 6m Länge sind auf passenden Trägern Siebbleche aufgelegt und mit einer Lage Filterleinwand bedeckt, welche durch übergelegte Laschen und eingeschlagene Keile sicher befestigt wird. Ist endlich der ganze Raum oberhalb des Siebbodens mit beladenem Spiritus und darin suspendirtem Melassekalk erfüllt, so wird die Pumpe abgestellt. In dem nun eingetretenen Ruhezustand sickert der mit den Unreinigkeiten der Melasse beladene Spiritus alsbald durch den Siebboden in die untere Abtheilung des Eluteur, wird dort durch das Ventil l abgezogen und gelangt als concentrirte Lauge zur Destillation. Hierbei sinkt der im Spiritus suspendirt gewesene gemahlene Melassekalk zu einer Schicht von beiläufig 1m Höhe zusammen, jedoch ohne vermöge seiner sandartigen Beschaffenheit zu einer teigigen oder festen Masse zusammenzusintern. Vielmehr kann auch der nun neuerdings durch das Ventil v aufgegebene reine Spiritus von 45 bis 50° Tralles ohne Schwierigkeit den im Eluteur enthaltenen „Melassekalk-Sand“ durchdringen und denselben weiterhin von den Salzen der Melasse befreien. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die abflieſsende Lauge nahezu so viel Grade zeigt als der aufgegebene Spiritus.

Der schlieſslich im Eluteur verbleibende Zuckerkalk ist selbstverständlich noch mit Spiritus gesättigt, welcher nur durch Destillation rückgewonnen werden kann; zu diesem Zwecke ist der Eluteur gleichzeitig als Destillationsapparat construirt. Oberhalb des Siebbodens werden mittels leicht zu lösender Flanschenverbindungen gelochte Dampfrohre eingelegt und an beiden Enden des Apparates (Fig. 13) mit den Dampfzuleitungsventilen d verbunden. Durch dieselben wird, nach Abschluſs der Auslaugung, direct Dampf eingelassen, während die entstehenden Spiritusdämpfe durch das Ventil V zum Condensator entweichen. Da beim Abdestilliren eines vollen Eluteur ein theilweises Ueberkochen zu besorgen wäre, zieht man vorher die Hälfte der Füllung nach einer besonderen, gleich einem Eluteur eingerichteten und zu behandelnden Kalkmilchblase ab (in der Planskizze Fig. 1, 3 und 4 Taf. 7 mit q bezeichnet). Am Schlüsse der Destillation bleibt, in Eluteur und Kalkmilchblase, der Zuckerkalk als eine gelbe Flüssigkeit zurück, welche durch das Ventil z (Fig. 13 und 14) in einen Behälter abgezogen und von hier aus zur Saturation der Rübensäfte oder zur directen Verarbeitung an die Roh Zuckerfabrik abgegeben wird. Nach dem Abziehen des entgeisteten Zuckerkalkes ist der Eluteur zu öffnen, auszuwaschen und die Filterleinwand auszuwechseln; diese Arbeit erfordert sammt dem Lösen und Neubefestigen der Dampfrohre 4 bis 5 Stunden, nach deren Verlauf der Eluteur frisch gefüllt werden kann.

Was die Laugen betrifft, so sind die von dem Rührwerk herrührenden und bald nach der Füllung eines Eluteur abgezogenen vermöge ihrer hohen Concentration sofort zur Destillation geeignet; die |367| später abgezogenen schwächeren Laugen dienen zum neuerlichen Anmischen von rohem Melassekalk im Rührwerke, so daſs ein Uebersteigen der Laugen von einem Eluteur zum anderen unnöthig wird und so das Batteriensystem vollständig entfällt. Bei Anwendung von 50procentigem Spiritus werden die Laugen, so lange sie 35 Proc. abspindeln, abdestillirt; die späteren Laugen, von 35 bis 48° Tralles, kommen zum Anmischen von rohem Melassekalk ins Rührwerk. Zum Entgeisten der ersten Laugen dienen vier im Erdgeschoſs des Lauglocales angeordnete Laugenblasen (in der Planskizze Fig. 1 Taf. 7 mit r bezeichnet), eventuell ein ununterbrochen arbeitender Colonnenapparat, durch welchen sich eine wesentliche Ersparniſs an Brennmaterial erzielen läſst. Besonders wenn die als Düngemittel dienenden

Durchschnittsanalysen.

Textabbildung Bd. 235, S. 367
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entgeisteten Laugen auf gröſsere Entfernungen transportirt werden sollen, empfiehlt es sich zur Destillation nur Heizschlangen und keinen directen Dampf zu verwenden, um die Laugen möglichst concentrirt zu erhalten.

Nachdem vorstehend die Betriebsführung des neuen Verfahrens entwickelt wurde, erübrigt uns noch die Darstellung der Betriebsresultate. Diese lassen sich aus der beigegebenen Tabelle beurtheilen, welche die durchschnittlichen Resultate von 2 Campagnen der Peceker Zuckerfabrik von Moritz Weinrich enthält und speciell dadurch interessant ist, als während der ersten Monate der vorjährigen Campagne nach dem Scheibler-Seyfferth'schen Verfahren gearbeitet wurde. Wir entnehmen dieselben theilweise dem Commissionsberichte des Centralvereines für Rübenzuckerindustrie in Oesterreich-Ungarn, theilweise directen Mittheilungen der genannten Fabrik.

Zur Beurtheilung der Betriebskosten dienen folgende Angaben:

Bei 100k verarbeiteter Melasse entfallen für:
Arbeitslohn:
Kesselhaus und Maschinenwärter 5,1 Pf.
Bereitung des Kalkes 6,0
Mischapparat und Brechwerk 11,0
Rührwerk, Destillation und Herrichtung der Eluteurs 6,8 28,9 Pf.
–––––
Material:
Oel und verschiedenes Beleuchtungsmaterial 10,2
Filterleinwand 6,8
Riemen, Schmiermaterial und Verschiedenes 11,9
Spiritus (etwa 0l,5 absoluter Spiritus für 100k Melasse) 25,5
Kohle (80k Buschtehrader Kleinkohle) 89,7 144,1
–––––
Assecuranz 6,0
Reparaturen 17,0
––––––––––––––––––
Summe 196,0 Pf.

Der bedeutendste Ausgabeposten, die Kohle, läſst sich bei gutem Brennmaterial und bei Laugendestillation in ununterbrochen arbeitenden Colonnenapparaten sicher um 30 bis 40 Proc. ermäſsigen, so daſs die Verarbeitungskosten von 100k Melasse – entsprechend durchschnittlich 35k wiedergewonnenem Rohzucker – auf 1,60 M. herabgebracht werden können. Hierzu kommen noch die Kosten der Centralleitung und die Amortisation; letztere beziffert sich, nachdem für 18t Melasseverarbeitung die Herstellung der Gebäude etwa 50000 M. und die Einrichtung höchstens 150000 M. erfordern, bei einem Satze von 10 Proc. auf jährlich 20000 M., somit bei 120 Arbeitstagen von je 18t Verarbeitung auf 0,92 M. für 100k Melasse. Wenn wir schlieſslich noch für Centralleitung und Mehrkosten in der Rübenfabrik 25 Pf. annehmen, stellen sich die gesammten Verarbeitungskosten von 100k Melasse auf 3,13 M. Dagegen den Verkaufswerth der Melasse mit 8 M. für 100k, die erzielbare Ausbeute an Füllmasse mit 58k und den daraus auszubringenden Rohzucker mit 35k zum Preise von 60 M. für 100k angenommen und endlich 23k neue Melasse in Rechnung gezogen, ergibt sich ein reiner |369| Nutzen von nahezu 12 M. auf 100k Melasse, ganz abgesehen von dem bedeutenden Dungwerthe der entgeisteten Laugen.

Allerdings ist dieser Vortheil nur dann ausgiebig zu verwirklichen, wenn der gewonnene Zuckerkalk in bedeutenderem Maſse den Rübensäften zugesetzt werden kann; daſs das Weinrich'sche Verfahren auſser den billigen Betriebskosten einen Zuckerkalkzusatz bis zu 10 Procent der verarbeiteten Rüben gestattet und auſserdem die directe Verarbeitung des gewonnenen Zuckerkalkes auf Rohzucker ermöglicht, kann für den praktischen Betrieb nicht hoch genug angeschlagen werden.

W–n.

Im ersten Theile des Berichtes sind folgende Satzfehler zu berichtigen: S. 57 hat das Notenzeichen 1 bei „Elutionsverfahren“ Z. 15 v. u. zu stehen. S. 59 Z. 22 v. o. ist zu lesen „Kalksalze in der Melasse“, Z. 8. v. u. Verarbeitung statt „Vorbereitung“, S. 60 Z. 13 v. o. „wird“ statt „wurde“, Z. 15 v. u. worden statt „werden“, Z. 3 v. u. Rohzucker statt „Rohrzucker“.

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