CH656779A5 - Konditionierung von sojabohnenbruch. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Konditionierung von Sojabohnenbruch nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer Verarbeitungsweise von Sojabohnen werden diese zuerst in einer Prozessstufe auf Riffelwalzen gebrochen, d.h. zu einem Bohnenbruch aufbereitet. Dabei wird angestrebt, aus einer Bohne 2—8 Teilchen zu erhalten und möglichst wenig Feinanteil dabei zu produzieren. Nach dem Brechen durchläuft der Bohnenbruch eine Konditionie-rungsstufe. Ziel dieser Konditionierungsstufe ist es unter anderem, durch Anheben der Bohnentemperatur auf 55—75 °C die Viskosität des in den Zellen eingeschlossenen Öls zu senken. Weiter wird besonderer Wert auf die homogene Durchwärmung der Bohnenteilchen des Bruches gelegt, damit der ursprünglich eher harte Bohnenbruch gleichmässig plastisch wird und sich bei der nachfolgenden Flockierung auf Glattwalzenstühlen zu stabilen, ca. 0,3 mm dünnen Flocken in situ auswalzen lässt. Gleichzeitig soll je nach Ausgangsbedingungen eine zusätzliche Trocknung durchgeführt werden. In jedem Fall soll die durch die Erwärmung auftretende Oberflächenfeuchte weggetrocknet werden, die andernfalls nach den Flockierwalzen bzw. in der Extraktion zu Verbak-kungen, Agglomerationen der Flocken führt und Transportprobleme in Fördervorrichtungen und Perkolationsproble-me im Extrakteur verursacht.
Bei den bis heute üblichen Verfahren werden für diese Konditionierungsstufe in den meisten Fällen Dampfröhrenapparate, seltener Tellerapparate, eingesetzt. Beide Apparate haben ein relativ grosses Reaktionsvolumen. Dies ist wegen des schlechten Wärmeüberganges zwischen Röhren bzw. Tellern und den damit zum Beheizen benötigten grossen Wärmeübertragungsflächen notwendig. Das Produkt wird mechanisch durch die Apparate gefördert. Die grossen Dimensionen, die Apparate sind auch 20 m lang, ergeben zwangsläufig eine Verweilzeit von ca. 20 Minuten, was in der Fachwelt dazu führte, diese Zeit als physikalisch notwendig für eine gute Konditionierung anzusehen. Der mechanische Transport durch die Apparate verursacht andererseits eine Beschädigung und eine inhomogene Behandlung des Produktes. Diese inhomogene Behandlung kann verbessert werden durch eine Verlängerung der Verweilzeit, was wiederum zu einer Forderung der Fachwelt nach einer Auslegung der Apparaturen mit einer langen Verweilzeit führte.
Trotzdem sind die Ergebnisse der Konditionierung in den bisherigen, konstruktionsmässig und energiemässig teuren und grossen Raum in Anspruch nehmenden Apparaten nicht immer zufriedenstellend.
Trotz der langen Verweilzeit werden doch nicht alle Partikel homogen plastisch und dementsprechend gut flockier-bar. Ein Teil bleibt oder wird brüchig und durch Reibung beschädigt. Mindestens teilweise weisen die Partikel Oberflächenfeuchte auf. Wegen der langen Behandlungszeit leiden auch die öligen wie die eiweisshaltigen Komponenten des zu behandelnden Materials.
Wegen des mangelhaft konditionierten Materials leiden auch die nachfolgenden Flockierungsstühle. Das teilweise harte Material braucht erstens grössere Kräfte, um zu Flok-ken plangewalzt zu werden, was den Energie- wie den Wartungsaufwand erhöht.
Der Erfindung oblag, eine Apparatur zur Konditionierung des erwähnten Sojabruchs unmittelbar vor bzw. für Flockierung herauszufinden, mit welcher sich das Konditio-nieren wirtschaftlicher als vorher und mit voll zufriedenstellendem Ergebnis, was die gewünschte Beschaffenheit des behandelten Materials betrifft, durchführen lässt. Dementsprechend soll die Konditionierung a) einfacher, billiger und trotzdem besser regulierbar und bedienbar sein als die bisher bekannte,
b) ermöglichen, sie mit einem kleinen energetischen Aufwand auszuführen,
c) ein Produkt liefern, in dem die Partikel homogen und unbeschädigt behandelt würden, d.h. sie müssen homogen plastisch, nicht brüchig und ohne Oberflächenfeuchte sein, mit unbeschädigten öligen Substanzen.
Diese Forderungen werden bei der Konditionierung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen erfüllt.
Besonders wirtschaftlich kann gearbeitet werden, wenn man nach den im Patentanspruch 2 angegebenen Massnahmen vorgeht.
Überraschend hat sich gegenüber den bisherigen Annahmen der Fachwelt gezeigt, dass mit der Konditionierung in der vorgeschlagenen Art bei den wesentlich kürzeren Verweilzeiten ausgezeichnete Konditionierungsergebnisse er2
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reicht werden können und auch hinsichtlich anderer Qualitätsforderungen Verbesserungen erzielt werden konnten:
Darunter wird unter anderem eine bessere Eiweissver-daulichkeit wegen weniger Koagulate bzw. weniger nicht hy-dratisierbare Phosphatide verstanden. Dies ermöglicht einen nur verminderten Einsatz chemischer Hilfsmittel bei einer subsequenten Raffination.
Die verbesserte Konditionierung des Bohnenbruchs, welche erfindungsgemäss unter wirtschaftlicheren Bedingungen erfolgt, an der Seite der Apparate wie an der Seite der einzusetzenden Energie, führt z.B. auch bei der anschliessenden Flockierung zu Ersparnissen. Das homogen behandelte plastische Material lässt sich leichter flockieren, wodurch erstens Ersparnisse an einzusetzender Energie entstehen und weiter werden die Flockier-Walzwerke weniger beansprucht, was ihre Standzeit verlängert oder leichtere Konstruktionen ermöglicht.
Die Apparatur zur Ausführung der Konditionierung nimmt einen relativ kleinen Raum in Anspruch. Ihr weiterer grosser Vorteil ist ihre gute Bedienbarkeit: Wenn einmal abgestellt, kann das Material, da ohne Oberflächenfeuchte, gefahrlos, was die befürchtete Agglomerierung der Teilchen betrifft, im Fliessbettapparat bleiben. Bei Wieder-Inbetrieb-nahme kann erneut direkt mit der Fluidisierung begonnen werden.
Die Konditionierung der gebrochenen Bohnen erfolgt erfindungsgemäss in einem Fliessbettapparat mit eingebauten Wärmetauschern. Die Wärmetauscher werden mit Dampf beheizt und erwärmen das Produkt auf die gewünschte Temperatur. Die hierbei erzielten hohen spezifischen Wärmeübergangszahlen ermöglichen es, dem Produkt mit einer wärmetauscherfläche von nur 20% eines vergleichbaren Rohrbündelkonditionierers die notwendige Energie zuzuführen. Das Reaktionsvolumen und die damit verbundene Verweilzeit mit den 4 bis 8 Minuten sind nur ein Bruchteil des Herkömmlichen. Die starke Verwirbelung des Produkts ergibt dennoch eine gleichmässige Durchwärmung aller Teilchen, die sich dann in den nachfolgenden Glattwalzen der Flockierstühle zu stabilen Flocken auswalzen lassen. Dies kann sogar bei niedrigeren Temperaturen als bei herkömmlichen Apparaten geschehen, denn durch die starke Verwirbelung ergibt sich eine homogenere Behandlung des Produktes. Die zur Fluidisation notwendige Luftmenge wird durch einen speziellen Düsenboden gleichmässig auf die Anströmfläche verteilt. Deswegen ist der Anströmboden des Fliessbett-apparates mit an sich bekannten Düsen zum Verteilen der zum Fluidisieren geführten Luft bestückt, die das Absetzen von Partikeln im Düsenraum und damit Verstopfungen des Bodens verhindern.
Zur Luftregulierung dienen Drosselorgange in den Verbindungsleitungen. Ausserdem wird die Luft zur Vermeidung von Energieverlusten weitgehend im Kreislauf gefördert. Die Entstaubung erfolgt über Hochleistungszyklone. Der angefallene Staub kann dem fertig behandelten Produkt zugegeben werden. Zur Trocknung der sich beim Prozess bildenden Feuchte wird eine entsprechende Luftmenge dem Prozess zu- bzw. abgeführt. Durch die kurze Verweilzeit und die damit verbundene kurze Diffusionszeit ist die Trocknung geringer als bei den Konkurrenzapparaten. Eine eventuell gewünschte stärkere Trocknung ist problemlos durch Steigerung der Austauschluftmenge möglich. Diese Luftmenge wird als Frischluft aus der Umgebung angesaugt, über ein Heizregister mittels Dampf aufgeheizt und mit der rezirkulierten Luft vermischt. Die entsprechende feuchtigkeitsbela-dene Abluft wird über einen Kamin an die Umgebung abgegeben.
Die Vorteile des mit der erfindungsgemässen Apparatur ausführbaren Verfahrens gegenüber dem herkömmlichen
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Verfahren sind im wesentlichen, dass keine bewegten Maschinenteile in Kontakt mit dem Produkt kommen, d.h. das Produkt wird nur durch die Fluidisation durch den Apparat transportiert. Das bedeutet aber auch eine sehr gleichmässige Durchwärmung des Produkts, was zu ausgezeichneten Ergebnissen führt. Das Verfahren nutzt voll die verfügbare Energie. Durch den direkten Wärmeübergang in der fluidi-sierten Schicht von den Rohren an das Produkt wird die Energie verlustlos an das Produkt abgegeben. Nur durch die Zu- bzw. Abfuhr der zur Trocknung notwendigen Energie entsteht ein Energieverlust, der aber im Vergleich zu anderen Apparaten minimal ist. Die Fluidisation und die sehr homogene Durchwärmung der Produktteilchen ermöglicht es, bei niedrigen Temperaturen gute Konditionierungsergebnisse, d.h. gute Flockierung der Bohnen, zu erreichen. Diese kurze Zeit bei Temperaturen ergibt eine Verbesserung der Ölquali-tät. Durch die besseren Wärmeübergangszahlen im Fliessbett ergibt sich eine geringere Baugrösse und damit ein geringerer Raumbedarf.
Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf die Zeichnung, deren einzige Figur schematisch ein Beispiel einer Apparatur zur Ausführung der erfindungsgemässen Konditionierung zeigt.
Die dargestellte Apparatur zur Konditionierung eines Sojabohnenbruchs weist einen Fliessbettapparat 1 auf, in dessen Reaktionsraum 2 beheizbare Wärmetauscher 3 eingebaut sind. Die Wärmetauscher werden mit Heizdampf über eine Dampfleitung 4, regulierbar mit Ventilen 5, beheizt. Ein Kondensat wird aus den Wärmetauschern 3 einer Kondensatsammelleitung 6 zugeführt.
Der zu konditionierende Sojabohnenbruch, die Sojabohnen, die vorher z.B. an Riffelwalzenstühlen zu 2 bis 8 Teilchen gebrochen worden sind, wird über eine Eingabevorrichtung 7 kontinuierlich in den Fliessbettapparat eingegeben. Hier gelangt der Bruch in eine Materialschicht 8, in welcher er fluidisiert zu einem Auslass 9 fliesst und konditioniert wird. Der konditionierte Sojabohnenbruch wird über eine Leitung 10 der Flockierung den Flockierwalzenstühlen zugeführt.
Die Fluidisierung der Materialschicht 8 erfolgt mittels Luft, welche von einem Ventilator 11 in einen Verteilkasten 12 des Fliessbettapparates befördert wird, von dem sie durch Öffnungen im Anströmboden 13 in die Materialschicht 8 und durch diese strömt, und über eine Abluftleitung 14 den Apparat 1 verlässt.
Die Fluidisierungsluft wird zum Zweck besserer Regulierbarkeit über einige Leitungsstränge 15 in getrennte Räume im Verteilkasten 12, z.B. in den mit 12' bezeichneten Raum geführt, wobei der Strom in den einzelnen Strängen mittels Drosselorgane 16 reguliert wird. So wird die Fluidisierung der Materialschicht entlang ihres Flusses durch den Fliessbettapparat nach Bedarf reguliert.
Die aus Apparat 1 über die Leitung 14 abzuführende Abluft weist einen Anteil von Feinpartikeln des fluidisierten Bohnenbruchs und von Wasserdampf aus. Die Abluftleitung 14 führt zu Hochleistungszyklonen 17, wo die Feinpartikel abgetrennt werden, über eine Radschleuse 18 herausgetragen werden und z.B. dem konditionierten Bohnenbruch vor der Flockierung zugemischt werden. Die im wesentlichen von den Feinpartikeln in den Zyklonen befreite Abluft wird von einem zweiten Ventilator 18 zu einem Trennungsgerät 19 geführt, in dem der Wasserdampfanteil abgetrennt und über eine Leitung 20 in die Atmosphäre abgelassen wird. Die im wesentlichen von den Feststoffpartikeln und dem Wasserdampf befreite Luft wird über eine Leitung 21 zu dem ersten Ventilator 11 geführt, um weiter zur Fluidisierung der Materialschicht 8 im Fliessbettapparat benutzt zu werden.
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Die Fluidisierungsluft wird also im beschriebenen Kreislauf geführt, nur deren im Trennungsgerät 19 abgetrennter Anteil muss volumenmässig ersetzt werden. Dies geschieht durch Ansaugen eines entsprechenden Luftvolumens aus der Atmosphäre über eine Saugleitung 22. Temperaturmässig wird diese Luftmenge in einem Heizregister 26 der im Kreislauf geführten Fluidisierungsluft angeglichen und dieser in einer Mischstelle 23 zugeführt und zugegeben.
Zur Regulierung der Anlage dienen noch weitere in den Leitungen vorgesehene Drosselorgane, die in der Zeichnung jeweils mit 24 bezeichnet sind. Mit 25 ist eine Regulierung der Beheizung der in dem Reaktionsraum 2 des Fliessbettap-parates 1 eingebauten Wärmetauscher 3 über Ventile 5 bezeichnet.
Die durch die Leitung 21 in den Kreislauf zurückgeführte Luft führt einen in den Zyklonen 17 unvermeidlich unabtrennbaren Staubanteil mit sich. Aus dem Grunde ist der Anströmboden 13 des Fliessbettapparates 1 mit an sich bekannten Ringspaltdüsen (Schweizer Patent Nr. 629 394) be-
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stückt, die ein Absetzen der Staubpartikel beim Durchströmen des Bodens 13 und die damit verursachte Störung einer regelmässigen Fluidisierung verhindern.
Im übrigen ist der die Anlage kennzeichnende Fliessbett-s apparat 1, was die konstruktive Gestaltung seines Reaktionsraumes 2, die Anordnung und Gestaltung der Wärmetauscher 3, deren Beheizung sowie die Gestaltung der Fluidisierung und Beschickung des Apparates mit dem zu kondi-tionierenden Sojabohnenbruch betrifft, auf die einem Fach-lo mann bekannte Weise so ausgelegt, dass der Sojabruch den Reaktionsraum in einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten passiert, wobei das Material homogen auf eine Temperatur von 55 bis 75 °C gebracht wird.
Der Trennungsapparat 19 könnte auch als Kondensator i5 für den abzutrennenden Wasserdampf gestaltet werden. Die dabei gewonnene Kondensationswärme könnte z.B. zum Heizen der in den Fluidisierungsluftkreislauf zuzugebenden Luftmenge benutzt werden.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Konditionierung von Sojabohnenbruch, der vorher aus Sojabohnen hergestellt wurde und nach der Konditionierung flockiert werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass der Sojabohnenbruch in einem Fliessbettapparat (1) mit in dessen Reaktionsraum (2) eingebauten, beheizbaren Wärmetauschern (3) bei kontinuierlicher Arbeitsweise homogen bei einer Verweilzeit von 4 bis 8 Minuten auf eine Temperatur des Bohnenbruchs von 55 bis 75 °C aufgewärmt wird, wobei der Bohnenbruch im wesentlichen mit Luft fluidisiert wird.
2. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der den Fliessbettapparat (1) verlassenden Abluft mittels Leitungen (21) zurück als Fluidisierungsmittel zum Fluidisieren des Bohnenbruchs in den Fliessbettapparat (1) geführt wird.
3. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Fluidisieren des Bohnenbruchs anzuwendende Luft mittels einer Leitung (22) zugeführt und mittels eines Heizregisters (26) aufgewärmt wird.
4. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fliessbettapparat (1) verlassende Abluft durch Zyklone (17) zum Entstauben geführt wird.
5. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilen der zum Fluidisieren des Bohnenbruchs geführten Luft mittels in dem Anströmboden (13) des Fliessbettapparates (1) eingesetzten, ein Absetzen von mit der Luft getragenen Partikeln verhindernden Düsen vorgenommen wird.
6. Konditionierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fliessbettapparat (1) verlassende Abluft mittels einer Vorrichtung (19) in einen in die Atmosphäre führenden Strang (20) und einen zurück zum Fluidisieren des Bohnenbruchs führenden Strang (21) geteilt wird.
7. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgeführte Abluft (21) in einer Vorrichtung (23) mit einer aus der Atmosphäre angesaugten Frischluft (22) vermischt wird.
8. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fördern des fluidisierenden Mediums sowohl an der Abluftseite des Fliessbettapparats (1) wie auch an seiner Zuluftseite Ventilatoren (11, bzw. 19) benützt werden.
9. Konditionierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen (4) zum Führen von Heizdampf in die eingebauten Wärmetauscher (3) und Leitungen (6) zum Abführen des Kondensats davon benützt werden.
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