Titel: | Verbesserungen im Raffiniren des Zuckers, welche sich Henry Bessemer zu London, am 24. Febr. 1852 patentiren ließ. |
Fundstelle: | Band 128, Jahrgang 1853, Nr. XXIX., S. 130 |
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XXIX.
Verbesserungen im Raffiniren des Zuckers, welche
sich Henry Bessemer zu
London, am 24. Febr. 1852 patentiren
ließ.
Aus dem Repertory of Patent-Inventions, Jan. 1853,
S. 1.
Mit Abbildungen auf Tab.
II.
Bessemer's Verbesserungen im Raffiniren des Zuckers.
I. Construction der Klärpfannen. – Fig. 13 stellt eine
verbesserte Klärpfanne im Verticaldurchschnitt, Fig. 14 im
Horizontaldurchschnitt und Fig. 15 in der
Seitenansicht dar. a ist ein gußeiserner cylindrischer
Behälter, mit einem nahezu flachen Boden, um welchen hohle Kammern a¹ angeordnet sind. Der Boden a² des Behälters ist durch verticale radiale
Scheidewände, welche in Fig. 14 durch punktirte
Linien angedeutet sind, mit dem unteren Theil a³
verbunden. b ist ein cylindrischer den Behälter a umgebender Mantel, welcher oben und unten dampfdicht
anschließt und rings um den Behälter einen ringförmigen Raum zum Einlassen von
heißem Wasser oder Dampf bildet. Zur Verstärkung des Mantels ist an seinem oberen
Ende eine Flansche b¹ und an seinem unteren Ende
eine Flansche b² angebracht. Diese Flanschen
umfassen einen hölzernen Mantel e und halten die
einzelnen Dauben desselben fest, f ist ein Hahn zum
Abzapfen des Klärsels durch die eine Durchbohrung und zum Ablassen des Bodensatzes
durch die andere. Im letzteren Falle braucht man nur den Stöpsel g in die Höhe zu ziehen. In den ringförmigen Raum d zwischen dem eisernen Mantel und dem Behälter läßt man
Dampf oder heißes Wasser strömen.
Nachdem der Zuckersaft mit Kalk erhitzt (geläutert) worden ist, so bleibt eine
gewisse Menge stockiger Substanz in der Flüssigkeit schwebend, welche man absetzen
lassen kann. Geschieht dieses in der Klärpfanne, so veranlaßt die Erwärmung der
Pfanne eine Bewegung in der Flüssigkeit und verzögert diese Operation. Da man nun
nicht sehen kann, ob die Flüssigkeit klar ist oder picht, ohne dieselbe abzulassen,
so wird dadurch die Procedur sehr unsicher.
Zur Beseitigung dieses Uebelstandes construire ich ein Ablagerungsgefäß, welches Fig. 16 im Aufriß, Fig. 17 im
Horizontaldurchschnitt und Fig. 18 im
Verticaldurchschnitt dargestellt ist. A, A sind zwei
starke Schieferplatten mit Ruthen A*, zwei starke
Glasplatten geschoben und festgekittet sind. Das Ganze wird oben und unten durch die eisernen Rahmen C und D fest
zusammengehalten. Den Boden dieses Behälters bildet eine starke Schieferplatte E, durch welche eine an ihrem unteren Ende mit einem
Hahn versehene Röhre G tritt. Letztere läßt sich in
einer Stopfbüchse H frei auf- und niederschieben.
Die zu klärende Flüssigkeit wird in den Behälter gefüllt, welcher ungefähr zwei Fuß
über dem Fußboden vor einem Fenster aufgestellt werden sollte, so daß sich der
Zustand der Flüssigkeit an allen Stellen des Behälters genau beobachten läßt. Ist
sie hinreichend klar, so öffnet man den Hahn und läßt die Flüssigkeit ab, während
die Röhre G langsam und gleichmäßig herabgezogen wird,
damit die Abzapfung stets an der gehörigen Stelle erfolgt. Bringt man endlich die
Mündung der Röhre g bis an den Boden des Behälters, so
kann man sämmtliche Unreinigkeiten entfernen.
II. Methode, den Zuckersaft abzudampfen ohne denselben in
Berührung mit Röhren oder Flächen, welche durch Feuer oder Dampf geheizt werden,
zu sieden. – Ich habe mich überzeugt, daß, wenn Zuckerlösungen mit
dampfgeheizten Röhren oder Flächen in Berührung gebracht werden, die auf solche
Weise übertragene Wärme einen nachtheiligen Einfluß auf den Zucker ausübt. Bei
meinen Abdampfungsapparaten dürfen daher die zur Transmission der Wärme dienenden
Flächen eine Temperatur von 140° bis 150° Fahr. (48 bis 52°
Reaumur) nicht übersteigen, und da bei dieser niedrigen Temperatur ein Sieden nicht
stattfinden kann, so bringe ich große Mengen auf 140° oder 150° Fahr,
erhitzter Luft mit der Flüssigkeit gewaltsam in Berührung, wodurch letztere in einer
gleichmäßigen Temperatur erhalten, und von den wässerigen Theilen befreit wird,
welche in Verbindung mit der Luft als unsichtbarer Dunst davongehen.
Fig. 19
stellt den zu diesem Zweck construirten Apparat im Querschnitt nach der Linie AB
Fig. 22,
Fig. 20 im
senkrechten Längendurchschnitt nach der Linie CD
Fig. 19,
Fig. 21 in
der Endansicht und
Fig. 22 in
der Seitenansicht dar.
a ist ein eiserner Wasserbehälter, dessen Wasser mit
Hülfe der durch Dampf geheizten Röhren in der geeigneten Temperatur erhalten wird.
An den oberen Theil des Behälters ist ein Deckel genietet, welcher vermöge seiner
hohlen Form eine Zuckerpfanne c bildet, deren mittlerer
Theil sorgfältig nach einem Cylindersegment gekrümmt ist. An jedem Ende des
Behälters befinden sich Lager d¹ und d² zur Aufnahme einer weiten röhrenförmigen Achse, welche an
dem einen Ende durch einen Deckel e¹ geschlossen
ist. An diesem Deckel befindet sich eine Achse e², welche in dem Lager d² liegt,
während das andere offene Ende der Röhre in dem Lager d¹ ruht.
Die Röhrenachse e ist mit einer ungefähr 1/4 Zoll tiefen
Schraubenrinne versehen, in welche aneinander genietete Blechscheiben so eingesetzt
sind, daß sie eine Art archimedischer Schraube bilden, deren Gänge ungefähr 1 Zoll
von einander abstehen. Zwischen diesen Gängen sind in die Röhre in einem Abstande
von einigen Zollen eine große Menge Löcher in das Innere gebohrt, welche den Zweck
haben, Luftstrahlen zwischen die Schraubenwindungen strömen zu lassen. Die
Wirkungsweise des Apparates ist nun folgende. Der Behälter a wird zuerst durch die Oeffnung m mit Wasser
gefüllt und Dampf in die Schlangenröhre b
zugelassen,
um das Wasser, welches der Zuckerpfanne als Bad dient, zu erwärmen. Diesem Bad gebe
ich eine Temperatur von 150° F. (52° R.), von der man sich durch ein
in die Oeffnung m gestecktes Thermometer leicht
überzeugen kann. Damit die Temperatur des Bades nicht über 212° Fahr.
(80° R.) steigen kann, bleibt die Röhre m
offen.
Ich verbinde ferner die von einem Ventilator hergeleitete Röhre mit dem offenen Ende
e³ der hohlen Achse der oben erwähnten
archimedischen Schraube, und erwärme die Luft auf ihrem Wege nach dem
Abdampfungsapparat bis auf ungefähr 150° F. (52° R.). Nachdem die
Pfanne mit Zuckersaft beinahe ganz gefüllt worden ist, setzt man sie mittelst eines
von irgend einer Triebkraft nach der Rolle s geleiteten
Riemens in Rotation, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 8 bis 10 Umdrehungen per Minute. Bei dieser Rotation bedeckt sich die
Oberfläche der in die Flüssigkeit tauchenden archimedischen Schraube mit einer
dünnen Schichte Zuckersaftes. Da nun die aus den zahlreichen Löchern der hohlen
Achse ausströmende heiße Luft mit dieser Schichte in Berührung kommt, so werden die
wässerigen Theile der Flüssigkeit durch die Luft absorbirt und fortgeführt, während
der dadurch in den Zustand einer stärkeren Concentration gebrachte Zuckersaft in die
Flüssigkeit der Pfanne zurückfließt und sich mit dieser vermengt. Da sich die
Quantität der in der Pfanne befindlichen Flüssigkeit durch Verdampfung vermindert,
so müssen neue Portionen derselben hinzugefügt werden, bis der erforderliche Grad
der Concentration erreicht ist.
Um die Ablagerung von Zucker oder die Bildung einer dichten Masse am Boden der Pfanne
zu verhüten, lasse ich die Schraube in Berührung mit dem Boden der Pfanne sich
bewegen, so daß die Schraubengänge die abgelagerte Substanz nach dem einen Ende der Pfanne
schaffen. Es ist deßwegen nöthig, an beiden Enden der Schraube c² und c³
einen Raum zu lassen, damit die Flüssigkeit nach dem entgegengesetzten Ende der
Pfanne zurückkehren und somit in beständiger Circulation bleiben kann. Wenn die
Füllung hinreichend concentrirt ist, so wird der Hahn t
geöffnet und die Schraube in Bewegung erhalten, wodurch die Entleerung des Syrups
aus der Pfanne bedeutend erleichtert und beschleunigt wird. Die Pfanne kann nun
wieder gefüllt und die beschriebene Procedur fortgesetzt werden.
III. Kühler oder Krystallisirgefäß. – Wenn man
heißen concentrirten Syrup der abkühlenden Wirkung der Luft in großen flachen
Gefäßen aussezt, so verwandelt die rasche Aenderung der Temperatur den Syrup in ganz
kleine unbestimmt geformte Krystalle, welche schwer von der Melasse zu trennen, und
weniger geschätzt sind als Zucker von gröberem Korn. Um nun größere Krystalle zu
erhalten und die durch das Hin- und Herschaffen des Syrups und Zuckers von
Ort zu Ort veranlaßte Arbeit zu ersparen, habe ich einen Kühler construirt, welcher
Fig. 10
im Aufriß, Fig.
11 im Grundriß und Fig. 12 im
Verticaldurchschnitt abgebildet ist. A ist ein mit
eisernen Reifen B gebundener Behälter, dessen Boden
conisch gestaltet ist, um den Abfluß der Substanzen zu erleichtern, wenn der Stöpsel
C herausgezogen wird. An dem eisernen Reif D sind zwei Räder E
angebracht; H ist ein drittes mit einer Handhabe J versehenes Rad, mit dessen Hülfe sich der Behälter
nach jeder Richtung bewegen läßt. In Folge dieser Einrichtung kann der Behälter nach
den Abdampfungspfannen, um eine neue Ladung Syrup aufzunehmen und von da nach den
Krystallistrungsräumen gefahren werden. Da der Behälter aus Holz, einem schlechten
Wärmeleiter, besteht, und vermöge seiner Form eine sehr kleine Abkühlungsoberfläche
im Verhältniß zu dem Volumen seines Inhaltes darbietet, so kühlt sich der letztere
sehr allmählich ab, gestattet also die zur Bildung größerer Krystalle erforderliche
Zeit, wodurch die Trennung der Melasse von den Krystallen erleichtert wird.
IV. Verfahren die Melasse von den Zuckerkrystallen zu
trennen. – Dem gewöhnlichen Verfahren gemäß wird die Melasse, welche
die Zuckerkrystalle einhüllt, dadurch unvollkommen ausgeschieden, daß man in den
Boden des Krystallisirgefäßes eine Oeffnung macht, durch welche die halbflüssige
Substanz langsam herausträufelt, wobei aber immer noch eine dünne Schichte Melasse
an den Zuckerkrystallen hängen bleibt, welche den Zucker verunreinigt und seine
Farbe trübt. Zur Beseitigung der aus der unvollkommenen Trennung der Melasse
entstehenden Nachtheile sind zwar mehrere Verfahrungsweisen in Anwendung gebracht
worden, allein sie
sind mit viel Arbeit und Zuckerverlust verbunden gewesen.
Wenn krystallisirter Zucker, welcher eine kleine Quantität Melasse enthält, mit
Wasser in Berührung gebracht wird, so muß – da die Melasse in halbflüssigem
Zustande an der äußeren Oberfläche der Krystalle haftet – nothwendig ein
Zeitpunkt eintreten, wo die Melasse sich mit dem Wasser vereinigt und die Auflösung
des festen Krystalls noch nicht begonnen hat. Wenn man demnach Wasser mit Zucker nur
so lange in Berührung läßt, als es zur Vereinigung desselben mit der Melasse
erforderlich ist, dann dasselbe rasch entfernt, so werden die Zuckerkrystalle in
reinem Zustande zurückbleiben. Um dieses Reinigungsverfahren auszuführen, habe ich
einen Apparat construirt, welcher
Fig. 24 im
Aufriß,
Fig. 25 im
Aufriß rechtwinkelig zu Fig. 24,
Fig. 26 im
Verticaldurchschnitt nach der Linie AB
Fig. 28,
Fig. 27 im
Horizontaldurchschnitt nach der Linie CD
Fig. 24 und
Fig. 28
im Grundriß dargestellt ist. Die Figuren 29 und 30 enthalten
Details nach einem größeren Maaßstabe. a ist ein
kreisrundes gußeisernes Gestell mit bogenförmigen Oeffnungen, um dem Inneren
desselben beikommen zu können; b eine kreisrunde Scheibe
mit einer hohlen Achse b¹. Die obere Seite der
letzteren hat in der Mitte eine Deckplatte b²,
welche durch sechs verticale Rippen d³ mit dem
Theile b verbunden ist. Rings um die obere Seite der
Tafel läuft eine breite ringförmige Rinne, über welche eine ringförmige
Messingscheibe c geschraubt ist. Die obere Seite der
Scheibe c ist mit einer Anzahl concentrischer Rinnen
versehen, welche mittelst zahlreicher durch sie gebohrter Löcher mit der hohlen
Tafel b communiciren. e und
f sind zwei Messingringe, an welche ein Ring h aus Drahtgewebe gelöthet ist. Diese Ringe sind der
Platte c so angepaßt, daß das Drahtgewebe die dünnen
zwischen den Rinnen befindlichen Rippen berührt. In den Figuren 29 und 30 ist diese
Einrichtung und ihre Befestigungsweise deutlicher sichtbar. Die Bodenplatte des
Gestells a hat eine kuppelförmige Vertiefung a¹, deren Mitte eine die hohle Achse b¹ der Scheibe umgebende Stopfbüchse i enthält, um den Eintritt der äußeren Luft in die
Kuppel a¹ zu verhüten. An die untere Seite der
Bodenplatte ist ein Deckel j geschraubt, durch dessen
Mitte das Luftsaugerohr l sich aufwärts erstreckt.
Zwischen dem unteren Theil dieses Deckels und der Röhre l befindet sich ein ringförmiger Raum m, in
welchen die zur Entleerung der Flüssigkeit dienliche Röhre n sich erstreckt. Damit keine Flüssigkeit in das offene Ende l* des Luftrohres fallen kann, ist über demselben eine große Deckplatte
p mittelst radialer Rippen q an den Deckel j befestigt. Die obere Seite
der Deckplatte p nimmt einen Zapfen r auf, um welchen die Scheibe b in Rotation gesetzt werden kann. An der unteren Seite der letzteren
befindet sich nämlich ein conisch gezahnter Ring b⁵, in welchen ein conisches Getriebe u
greift, dessen Achse v mittelst eines über die Rolle w geschlagenen endlosen Riemens in Umdrehung gesetzt
wird; x ist die Leerrolle.
Da die Scheibe b nur um den tiefliegenden Zapfen r sich dreht, so muß ihr oberer Theil irgend eine
Führung haben. Deßwegen ist die äußere verticale Fläche des Ringes b⁵ genau abgedreht und läuft zwischen drei an dem
Gestell a in gleichen Abständen angeordneten
Frictionsrollen B. Ueber der breiten ringförmigen Rinne
der rotirenden Scheibe b ist ein runder oben
trichterförmig sich erweiternder Behälter C angeordnet,
in welchem eine verticale mit Flügeln versehene Achse sich dreht, um den Zucker
abwärts zu treiben. Unten schließt sich dieser Behälter so nahe wie möglich an die
Ringe e und f. Bei C*, wo sich eine Schieberthür H befindet, ist eine Seite des Behälters flach. An dieser Thür befinden
sich zwei Hervorragungen I und über diesen an dem
flachen Theil des Behälters zwei ähnliche Hervorragungen J.
K, K sind Schrauben, welche an dem einen Ende in den Hervorragungen I und an dem andern Ende in den Hervorragungen J, J laufen; der mittlere Theil ist mit einem Kopf
versehen, mit dessen Hülfe sie umgedreht werden. Wenn nun die Schieberthür H gehoben oder niedergelassen werden soll, so wird der
Behälter C durch einen an das Gestell a befestigten Träger L in
seiner Lage festgehalten. Die Erweiterung C¹ des
Behälters kann für die Aufnahme großer Quantitäten Zuckers eingerichtet werden. An
die hintere Seite des Behälters ist ein Schaber N aus
Kupferblech mit aufwärts gebogenen Rändern befestigt. Der vordere Rand dieses
Schabers ist zwischen den Ringen e und f abwärts geneigt, und besitzt bei N, wo er mit der Oberfläche der Drahtgewebe in Berührung
kommt, eine ziemlich scharfe Kante. Der Schaber bildet eine geneigte Rinne, in
welcher der gereinigte Zucker in einen untergestellten Behälter hinabgleitet. Der
ganze Raum zwischen dem Schaber N und dem Behälter C ist bedeckt, so daß die Luft keinen Zutritt hat. In
einem kleinen Abstande vor der Schieberthür H befindet
sich die mit einem Hahn Q versehene Röhre P, welche nach der Mitte der Scheibe hin rechtwinkelig
umgebogen ist. Die untere Seite dieses umgebogenen Theils ist oberhalb des
ringförmigen Drahtgewebes mit sehr vielen kleinen Löchern durchbohrt, aus welchen
Wasser auf die nach der Richtung der Pfeile rotirende Scheibe gespritzt wird.
Beim Betrieb dieser Maschine ist es nothwendig, vermittelst einer mit der Röhre l zu verbindenden Luftpumpe die Luft in der hohlen
Scheibe b fortwährend zu verdünnen. Außerdem muß
mittelst einer gewöhnlichen Saugpumpe die Flüssigkeit durch die Röhre n herausgezogen und in einen höher gelegenen Behälter
geschafft werden, aus welchem sie wieder durch die siebartig durchlöcherte Röhre P herabfließen oder nach einer Abdampfpfanne geleitet
werden kann. Alle Flüssigkeit gelangt durch den Drahtring in die hohle Achse b¹ der Scheibe und von da in den Raum m, aus welchem sie durch die Röhre n abgelassen wird.
Wenn nun die Luft- und Flüssigkeitspumpen in Thätigkeit und die Achsen v und E in Rotation gesetzt
werden, so ist die Wirkungsweise des Apparates folgende. Der krystallisirte und mit
der Melasse vermengte Zucker wird in den Behälter C
geworfen, und durch die umlaufenden Flügel F nach dem
Drahtring hinabgetrieben, welcher mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 8 oder 10
Umdrehungen per Minute rotirt. Wird nun der Schieber K ungefähr 1/4 oder 3/4 Zoll gehoben, so legt sich
sofort eine Zuckerschichte von dieser Dicke auf die rotirende Scheibe, und sobald
die letztere eine vollständige Umdrehung gemacht hat, so ist der ganze
Drahtgewebering mit Zucker bedeckt. In Folge des luftverdünnten Raumes in der
Scheibe b wird die Melasse in das Innere derselben
gezogen, während die Wasserstrahlen, unter denen die Zuckerschichte sich rasch
hinwegbewegt, die den Krystallen adhärirende Melasse mitnehmen. Während der Zucker
sich dem Schaber entgegenbewegt, streicht die Luft hindurch und nimmt die
Feuchtigkeit mit, so daß der Zucker hinreichend trocken von dem Drahtgewebe
abgestrichen wird, um sofort in einen passenden Behälter geleitet zu werden. Hat die
rotirende Scheibe 4 Fuß Durchmesser, so legt ihr äußerer Rand bei jeder Umdrehung
eine Strecke von mehr als 12 Fuß zurück, und wenn sie in der Minute 10 Umdrehungen
macht, so beträgt die ganze Zeit von dem Augenblick, wo der Zucker den Behälter C verläßt bis zu dem Augenblick, wo er durch den Schaber
abgestrichen wird, etwas weniger als 5 Secunden, indem nur 3/4 Umdrehungen der
Scheibe hiezu erforderlich sind. Wenn die Scheibe zu einer vollständigen Umdrehung 6
Secunden braucht, und die Wasserstrahlen auf eine Breite von 3 Zollen wirken, so
beträgt die Zeit, während welcher der Zucker unter diesen Strahlen sich
hinwegbewegt, nur 1/8 Secunde; erwägt man ferner, mit welcher Geschwindigkeit
Flüssigkeiten in einen luftleeren Raum strömen, so begreift man leicht, wie kurze
Zeit dem Wasser im vorliegenden Falle gestattet ist auf den Zucker zu wirken. Die
Entfernung der die Krystalle überziehenden Melasse in so kurzer Zeit ist hauptsächlich der durch das
rasche Durchströmen von Luft und Wasser zwischen den Zuckerkrystallen veranlaßten
Reibung zuzuschreiben, wobei das Wasser natürlich nicht Zeit hat die Zuckerkrystalle
aufzulösen.