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Procédé et dispositif pour la lixiviation continue de matiè. res végétales en morceaux, en particulier de betteraves à sucre et de cannes à sucre.
Le procédé et le dispositif suivant la présente invention poursuit le but de soumettre à une lixiviation des matières végétales réduites en morceaux dans un récipient de lixiviation placé verticalement, de telle manière qu'el- les sont introduites dans la partie inférieure du récipient et refoulées vers le haut tandis que le liquide de lixivia- tion est envoyé par le haut en sens inverse des matières vé- gétales.
On a déjà proposé plusieurs fois de soumettre à la lixiviation d'une manière analogue des matières végétales
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réduites en morceaux, mais la réalisation pratique a échoué jusqu'à présent par le fait qu'on a employé des mesures et des dispositifs non appropriés.
Suivant une proposition, les matières végétales réduites en morceaux doivent descendre par leur propre poids dans le liquide de lixiviation dans une branche de tubes communiquants, parviennent par le tuyau de communica- tion inférieur dans l'autre branche et sont à cet endroit refoulées vers le haut en sens inverse du courant du liqui- de de lixiviation. Ce mode de travail n'est pas pratique- ment réalisable car les matières végétales qui sont spécifi- quement plus lourdes que le liquide de lixiviation descen- dent bien dans la branche descendante mais's'immobilisent alors à la partie inférieure de celle-ci, en particulier dans le tuyau de communication et ne peuvent donc pas par- venir dans l'autre branche.
Suivant une autre proposition, les matières vé- gétales seules ou mises à tremper dans le liquide de lixi- viation sont refoulées par une vis sans fin, ou par un cy- lindre à piston en mouvement de va-et-vient, ou par une pompe à piston ordinaire, dans la partie inférieure du ré- cipient de lixiviation et sont refoulées de là vers le haut.
Ce mode de fonctionnement échoue par le fait qu'une masse en bouillie de matières végétales réduites en morceaux ne peut pas être refoulée par une vis sans fin contre une pression et qu'également les pompes ordinaires ou des pis- tons mobiles dans un cylindre ne conviennent aucunement pour refouler une masse de matères végétales réduites en morceaux.
Dans le nouveau procédé, ces difficultés sont écartées par le fait que les deux mesures principales pour. la réalisation, savoir l'introduction de la matière végétale
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-réduite en morceaux dans le récipient de lixiviation, et la lixiviation ininterrompue faisant suite à celle-ci, sont réalisées séparément l'une de l'autre et que par conséquent les dispositifs nécessaires à cet effet travaillent indé- pendamment l'un de l'autre.
Les matières végétales réduites en morceaux sont - introduites de telle manière dans la partie inférieure du récipient de lixiviation qu'elles sont mises en trempe avec le jus préalablement obtenu et réchauffé. De ce fait elles sont rendues susceptibles d'être pompées pour une pompe centrifuge de construction spéciale et elles sont refoulées dans un tuyau filtrant à double paroi par lequel la plus grande partie du jus est séparée de nouveau des matières végétales. Le jus séparé s'écoule de nouveau dans la cham- bre de trempage où il sert de nouveau à la mise en trempe d'une nouvelle quantité de matières végétales.
L'introduction des matières végétales s'effectue donc en une opération ininterrompue et indépendamment de la lixiviation réglée qui a lieu après seulement. La caracté- ristique du mode de travail décrit consiste en ce que le jus circule toujours en circuit fermé tandis que les matiè- res végétales participent toujours seulement à la moitié du circuit et sont alors retirées du circuit du jus et re- foulées plus loin vers le haut par la pression de la pompe.
Cette circulation ininterrompue du jus servant, sur la moi- tié de son trajet, de moyen de transport pour les matières végétales, sa séparation continue de celles-ci dans le tuyau tamisant et le refoulement de la masse de cossettes épaissies par la pression de la pompe sont par conséquent les caractéristiques principales pour la première mesure du nouveau procédé, c'est-à-dire pour l'introduction ininter- rompue de la matière végétale dans le récipient de lixivia-
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tion. Sa réalisation est indépendante de la quantité des matières végétales mises en trempe et du rapport entre le jus et les matières végétales. La surface tamisante est choisie suffisamment grande pour évacuer tout le jus même lorsqu'éventuellement il y a peu de matière végétale ou de petites matières végétales qui sont mise en trempe.
Le mode de fonctionnement se distingue fondamenta- lement des procédés connus analogues dans lesquels une con- dition indispensable pour la réussite est que derrière le dispositif de refoulement il se forme un tampon de cosset- tes qui doit empêcher le reflux des masses de cossettes et du jus du récipient de lixiviation. Dans le nouveau procé- dé, un semblable tampon qui dans le procédé antérieur pou- vait ne pas se former du tout ou ne pas se former de façon durable n'est pas nécessaire, car le reflux des masses du récipient de lixiviation est empêché de façon tout-à-fait sûre par la pression de la pompe qui est élevée et toujours uniforme dans le tuyau tamisant, et qui est plus grande que la pression du liquide dans le récipient de lixiviation.
Les matières végétales refoulées dans le récipient de lixiviation y sont soumises à la seconde mesure, la lixi- viation ininterrompue, elles sont refoulées vers le haut par la pression de la pompe agissant uniformément par le bas et cela avec une vitesse notablement réduite vu que la section transversale du récipient est d'environ 10 à 15 fois plus grande que celle du tuyau de pompe. Lorsqu'elles sont par- venues dans la partie supérieure du récipient, elles sont soulevées par une disposition d'évacuation (transporteur à godets ou organe équivalent) ou elles sont simplement refou- lées par-dessus le bord supérieur.
Le liquide de lixiviation, consistant en du jus exprimé des matières-végétales ayant subi la lixiviation,
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est mélangé à l'eau chaude nécessaire et est amené à la partie supérieure, s'écoule vers le bas avec une vitesse réglée et une bonne répartition entre les matières végéta- les réduites en morceaux et est évacué à l'état de jus en- richi, à travers un tamis disposé à la partie inférieure du récipient et cela dans un tuyau vertical communiquant avec le récipient de lixiviation et de même hauteur, d'où le jus est seulement alors aspiré pour le traitement ulté- rieur.
Par l'enlèvement du jus, le niveau du liquide dans le tuyau vertical est évidemment abaissé et cela d'au- tant plus que la différence par rapport au niveau dans le récipient de lixiviation devient tellement grande que la surpression dans ce dernier refoule la quantité correspon- dante de jus dans le tuyau vertical.
La liaison du récipient de lixiviation avec un tuyau vertical communiquant est par conséquent d'une impor- tance fondamentale pour le courant régulier du liquide de lixiviation et par conséquent aussi pour une lixiviation réglée des matières végétales.
Pour que la lixiviation ait lieu toujours dans un espace de même hauteur, le niveau du liquide dans le ré- cipient de lixiviation est maintenu constamment à la même hauteur et cela à une hauteur telle que les matières végé- tales restent couvertes environ jusqu'à 1 mètre sous le bord du récipient par le liquide. Ce réglage se fait par un flotteur qui agit sur un organe d'obturation dans la con- duite d'amenée du liquide de lixiviation. Si on extrait du jus du tuyau vertical, le niveau du liquide s'abaisse en même temps dans le récipient de lixiviation ; par conséquent le flotteur qui s'abaisse en même temps ouvre la soupape d'amenée de sorte que le niveau du liquide est amené de
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nouveau par l'arrivée de liquide à la hauteur prescrite.
La différence de hauteur entre les deux niveaux de liquide est donc réglée uniquement par l'abaissement du niveau dans le tuyau vertical c'est-à-dire par l'extraction de jus de celui-ci et ce réglage se fait tout à fait indé- pendamment suivant la quantité de jus qui est extraite et suivant la résistance que la colonne de cossettes et le ta- mis dans le récipient de lixiviation opposent au passage du liquide de lixiviation.
Le tuyau vertical pour le réglage du niveau du liquide sert en même temps de tuyau de chargement pour 1' introduction de la matière végétale en morceaux dans le jus en circulation et dans le récipient de mise en trempe; il reçoit par conséquent une grande largeur correspondante.
Il va de soi que les matières végétales en mor- ceaux peuvent, avant le chargement, être chauffées et éven- tuellement aussi exprimées de sorte que seul le jus restant dans les matières comprimées doit être extrait par lixivia- tion.
Un dispositif convenant pour la réalisation du procédé décrit est représenté à titre d'exemple au dessin.
Ce dispositif consiste en trois parties principales, le récipient de lixiviation, le dispositif d'introduction pour la matière végétale mise en trempe et le tuyau de chargement et de niveau pour le réglage du niveau du jus.
Le récipient de lixiviation est un simple réci- pient cylindrique placé verticalement, comportant la cham- bre de lixiviation 1 et la chambre d'évacuation et chambre d'eau 2. Pour le réglage du niveau du liquide de lixivia- tion on a relié latéralement vers le haut à la paroi de la chambre d'eau un dispositif à flotteur 3 dont le flotteur
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ouvre et ferme suivant les besoins l'ouverture d'amenée.
Les matières végétales épuisées sont évacuées par le trans- porteur à godets 4 en concordance avec la quantité refoulée par le bas. D'autres dispositifs, comme dans d'autres mo- des de travail, ne sont pas nécessaires de sorte que la. lixiviation est exécutée ici avec l'agencement le moins coûteux et les moyens les plus simples.
Au récipient de lixiviation se raccorde à la, partie inférieure le dispositif d'introduction pour les matières végétales. Ce dispositif consiste en une courte rigole de flottement fermée 5, en une auge de mélange 6, en une pompe 7 en un tuyau tamisant 8 pourvu d'une enveloppe pour la séparation du jus de trempe, en une partie infé- rieure conique 9 pouvue de tamis pour la séparation du res- te du jus de trempe et en une conduite 10, avec réchauf- feur intercalé 11, par laquelle le jus de trempe revient à la rigole de mise en suspension. Le liquide enrichi dans la chambre de lixiviation s'écoule à travers la surface de tamis 12 et par le tuyau 13 vers le jus de trempe. Devant le réchauffeur on a placé avantageusement un séparateur de sable dans la conduite d'amenée.
Le tuyau de niveau 14 est placé verticalement sur la, rigole de flottement 5. Il a la hauteur du réci- pient de lixiviation mais un diamètre notablement plus pe- tit. Les matières végétales en morceaux sont chargées par le haut dans le tuyau de niveau, tombent dans celui-ci dans le jus chaud qui circule constamment dans la rigole de mise en suspension et les entraine dans le circuit jusque dans la chambre de séparation. Le jus en excès provenant de l'arrivée du jus extrait par lixiviation s'élève dans le tuyau de niveau et est soutiré par la vanne 15, devant la- quelle est placé un tamis, pour subir la suite du traite- ment.
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Le procédé est exécuté de la manière suivante avec ce dispositif, par exemple en cas d'emploi de cosset- tes de betteraves à sucre : Les cossettes sont introduites par le haut dans le tuyau de chargement, tombent par celui.. ci dans le jus chaud qui remplit le tuyau à une hauteur variable suivant le réglage de l'évacuation du jus et de la lixiviation ; descendent dans celui -ci jusque dans la rigole de mise en suspension, sont transportées en cet endroit par le jus chaud entrant par l'arrière jusque dans l'auge de mélange d'ou la pompe les transporte dans la chambre de séparation du jus et après la séparation du jus dans la chambre de lixiviation et les refoule vers le haut dans celle-ci.
Le remplissage de la chambre de lixiviation au moyen des cossettes se fait donc de force avec les quan- tités qui sont introduites à la partie supérieure dans le tuyau de chargement. Si on ne coupe pas de betteraves et s'il n'y a donc pas de cossettes refoulées dans la chambre de lixiviation et si la pompe refoule au contraire seule- ment du jus, celui-ci revient immédiatement de la chambre de séparation vers l'auge de mise en trempe.
Dans la chambre de lixiviation, les cossettes refoulées pa,r le bas s'élèvent lentement en couches ser- rées l'une sur l'autre, à travers lesquelles le liquide de lixiviation s'écoulant de haut en bas circule. Les condi- tions pour la lixiviation sont donc ici tout à fait sembla- bles à celles se présentant lors de l'obtention usuelle du jus dans 8-12 récipients séparés, sauf que les résistances qu'offrent les tamis de fond dans les différents rédipiente et les étroites communications par tuyaux et les soupapes disparaissent de sorte que la pression de liquide pour le courant de,jus peut être beaucoup plus petite. Du reste, le liquide se répartit aussi uniformément dans les cosset-
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tes que dans la batterie de diffusion.
Après un temps de lixiviation, qui, suivant la capacité du récipient, peut varier entre 60 et 90 minutes environ, les cossettes sont parvenues à l'état épuisé à la partie supérieure, où elles sont évacuées par un transpor- teur à godets ou un appareil analogue. Le liquide de lixi- viation est formé par de l'eau chaude et par le liquide ex- primé des cossettes ; arrivée est réglée par le flotteur.
Le jus enrichi se mélange dans le tuyau de charge- ment au jus de mise en trempe; la quantité de celui-ci est par conséquent augmentée et le jus s'élève dans le tuyau vertical et est soutiré par la vanne en quantité telle que la différence dans la hauteur de niveau du liquide dans le récipient de lixiviation et du liquide dans le tuyau montant est maintenue suffisamment élevée pour que le courant de jus soit assez grand. Pour le reste, la surveillance de l'installation se éduit à traiter par heure la quantité dé- sirée de cossettes de betteraves, c'est-à-dire à la trans- porter aussi uniformément que possible de la machine à dé- couper dans le tuyau de chargement et à maintenir la densité du jus extrait à la valeur désirée.
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Method and device for the continuous leaching of material. lump vegetable res, in particular of sugar beets and cane.
The method and device according to the present invention pursues the object of subjecting to leaching vegetable matter reduced to pieces in a vertically placed leaching vessel, such that they are introduced into the lower part of the vessel and discharged towards the top while the leachate is sent from the top in the opposite direction of the plant material.
It has already been proposed several times to subject vegetable matter to leaching in a similar manner.
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reduced to pieces, but the practical realization has so far failed by the fact that inappropriate measures and devices have been employed.
According to one proposal, the vegetable matter reduced to pieces must descend by their own weight into the leaching liquid in one branch of communicating tubes, arrive through the lower communication pipe in the other branch and at this point are discharged towards the up against the flow of the leachate. This working method is not practically feasible because the plant matter which is specifically heavier than the leaching liquid descends well into the descending branch but is then immobilized at the lower part of it, in particularly in the communication pipe and therefore cannot reach the other branch.
According to another proposal, the vegetable matter alone or soaked in the leaching liquid is discharged by an endless screw, or by a piston cylinder moving back and forth, or by a ordinary piston pump, in the lower part of the leachate vessel and are forced from there upwards.
This mode of operation fails due to the fact that a slurry mass of vegetable matter reduced to pieces cannot be driven back by a worm against pressure, and also ordinary pumps or movable pistons in a cylinder do not. in no way suitable for pushing up a mass of vegetable matter reduced to pieces.
In the new process, these difficulties are eliminated by the fact that the two main measures for. realization, namely the introduction of plant matter
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-reduced into pieces in the leaching vessel, and the uninterrupted leaching following it, are carried out separately from each other and therefore the devices necessary for this purpose work independently of one of the 'other.
The vegetable matter reduced to pieces are introduced in such a way into the lower part of the leaching vessel that they are quenched with the juice obtained beforehand and reheated. As a result they are made capable of being pumped for a centrifugal pump of special construction and they are discharged into a double-walled filter pipe by which most of the juice is again separated from the vegetable matter. The separated juice flows back to the steeping chamber where it is again used for steeping a new quantity of vegetable matter.
The introduction of vegetable matter is therefore carried out in an uninterrupted operation and independently of the regulated leaching which only takes place afterwards. The characteristic of the working mode described consists in that the juice always circulates in a closed circuit while the vegetable matter always participates only in half of the circuit and is then withdrawn from the juice circuit and returned further towards up by pump pressure.
This uninterrupted circulation of the juice serving, over half of its journey, as a means of transport for the vegetable matter, its continuous separation from these in the sieving pipe and the discharge of the mass of cossettes thickened by the pressure of the pump are therefore the main features for the first measurement of the new process, that is to say for the uninterrupted introduction of the plant material into the leachate container.
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tion. Its realization is independent of the quantity of plant materials soaked and the ratio between the juice and the plant materials. The sifting surface is chosen large enough to evacuate all the juice even when there is possibly little vegetable matter or small vegetable matter which is soaked.
The mode of operation differs fundamentally from analogous known methods in which a prerequisite for success is that behind the delivery device a cossette buffer is formed which should prevent the back flow of the cossette masses and of the cossette. juice from the leach vessel. In the new process, such a buffer which in the previous process might not form at all or not form permanently is not required, since the backflow of the masses from the leach vessel is prevented from being formed. quite safely by the pump pressure which is high and always uniform in the sieve pipe, and which is greater than the pressure of the liquid in the leaching vessel.
The vegetable matter pushed back into the leaching vessel is subjected to the second measurement, the uninterrupted leaching, they are pushed upwards by the pressure of the pump acting uniformly from the bottom and this with a notably reduced speed given that the Cross section of the container is about 10 to 15 times larger than that of the pump pipe. When they have reached the upper part of the container, they are lifted by a discharge arrangement (bucket conveyor or the like) or they are simply pushed back over the upper edge.
Leaching liquid, consisting of juice expressed from leached plant matter,
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is mixed with the necessary hot water and is brought to the upper part, flows downwards with a regulated speed and a good distribution among the reduced vegetable matter in pieces and is discharged in the state of juice in- richi, through a sieve placed in the lower part of the container and that in a vertical pipe communicating with the leaching container and of the same height, from which the juice is only then sucked for further processing.
By removing the juice, the level of the liquid in the vertical pipe is obviously lowered and this all the more so as the difference from the level in the leaching vessel becomes so great that the overpressure in the latter pushes back the quantity. corresponding juice in the vertical pipe.
The connection of the leach vessel to a communicating vertical pipe is therefore of fundamental importance for the smooth flow of the leach liquid and therefore also for the controlled leaching of plant material.
So that the leaching always takes place in a space of the same height, the level of the liquid in the leaching vessel is constantly maintained at the same height and this at a height such that the plant material remains covered approximately up to 1 meter under the edge of a container with liquid. This adjustment is made by a float which acts on a sealing member in the leach liquid supply line. If juice is extracted from the vertical pipe, at the same time the liquid level in the leaching vessel drops; therefore the lowering float at the same time opens the supply valve so that the liquid level is brought from
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again by the arrival of liquid at the prescribed height.
The height difference between the two liquid levels is therefore regulated only by lowering the level in the vertical pipe, that is to say by extracting juice from it and this adjustment is completely independent. - depending on the quantity of juice which is extracted and depending on the resistance that the column of cossettes and the filter in the leaching vessel oppose to the passage of the leaching liquid.
The vertical pipe for adjusting the liquid level simultaneously serves as a charging pipe for introducing the lumpy plant material into the circulating juice and into the quenching vessel; it therefore receives a corresponding large width.
It goes without saying that the plant material in pieces can, before loading, be heated and possibly also squeezed out so that only the juice remaining in the compressed material has to be extracted by leaching.
A device suitable for carrying out the method described is shown by way of example in the drawing.
This device consists of three main parts, the leaching vessel, the introduction device for the soaking plant material and the loading and level pipe for adjusting the juice level.
The leachate vessel is a simple cylindrical vessel placed vertically, comprising the leachate chamber 1 and the discharge chamber and water chamber 2. For the adjustment of the level of the leachate liquid, a lateral connection is made upwards to the wall of the water chamber a float device 3 of which the float
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opens and closes the supply opening as needed.
The exhausted vegetable matter is discharged by the bucket conveyor 4 in accordance with the quantity discharged from below. Other devices, as in other working modes, are not necessary so that the. leaching is carried out here with the cheapest arrangement and the simplest means.
The leaching vessel is connected to the lower part of the introduction device for plant matter. This device consists of a short closed floating channel 5, a mixing trough 6, a pump 7, a sieve pipe 8 provided with a casing for the separation of the steep liquor, a conical lower part 9 which can be used. sieve for separating the remainder of the steep liquor and in a pipe 10, with interposed heater 11, through which the steep liquor returns to the suspension channel. The enriched liquid in the leach chamber flows through the screen surface 12 and through the pipe 13 to the quench juice. In front of the heater, a sand separator is advantageously placed in the supply pipe.
The level pipe 14 is placed vertically on the float channel 5. It is the height of the leachate vessel but a noticeably smaller diameter. The lumpy vegetable matter is loaded from above into the level pipe, falls into the latter in the hot juice which constantly circulates in the suspension channel and carries it along the circuit to the separation chamber. The excess juice from the arrival of the juice extracted by leaching rises in the level pipe and is withdrawn by the valve 15, in front of which is placed a sieve, to undergo the further processing.
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The process is carried out as follows with this device, for example when using sugar beet pods: The chips are introduced from above into the loading pipe, drop through it into the juice. hot which fills the pipe at a variable height according to the adjustment of the evacuation of the juice and the leaching; descend into the latter to the suspension channel, are transported there by the hot juice entering from the rear to the mixing trough from where the pump transports them to the juice separation chamber and after separation of the juice in the leachate chamber and pushes them upwards into it.
The filling of the leachate chamber by means of the cossettes is therefore carried out by force with the quantities which are introduced at the top in the loading pipe. If no beetroot is cut and therefore there are no cossettes discharged into the leaching chamber and if, on the contrary, the pump only delivers juice, the juice immediately returns from the separation chamber to the leaching chamber. 'quenching trough.
In the leach chamber, the cossettes discharged from the bottom slowly rise in tight layers one on top of the other, through which the leach liquid flowing from top to bottom circulates. The conditions for the leaching are therefore here quite similar to those occurring during the usual obtaining of the juice in 8-12 separate containers, except that the resistances offered by the bottom sieves in the different containers. and the close communications by pipes and valves disappear so that the liquid pressure for the juice stream can be much smaller. Moreover, the liquid is also distributed evenly in the cosset-
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are only in the broadcast battery.
After a leaching time, which, depending on the capacity of the container, can vary between approximately 60 and 90 minutes, the cossettes have reached the exhausted state at the top, where they are discharged by a bucket conveyor or a analog device. The leaching liquid is formed by hot water and the liquid expressed from the cossettes; arrival is regulated by the float.
The enriched juice mixes in the charging pipe with the quenching juice; the quantity thereof is therefore increased and the juice rises in the vertical pipe and is withdrawn by the valve in such quantity that the difference in the level height of the liquid in the leachate vessel and of the liquid in the pipe amount is kept high enough that the juice flow is large enough. For the rest, the monitoring of the installation is reduced to treating per hour the desired quantity of beet chips, that is to say to transport it as uniformly as possible from the cutting machine in the loading pipe and to maintain the density of the extracted juice at the desired value.
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