| JP2000317692 | SCREW-TYPE SQUEEZING DEVICE |
| JP61108350 | PRODUCTION OF DRIED FERMENTED SOYBEANS |
| JP2002360202 | DRIED COOKED BEAN |
HENNEBERG, Markus (Mörickestrasse 28 c, Magdeburg, 39114, DE)
AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS- UND ANALAGENTECHNIK GMBH (Mittagstrasse 16p, Magdeburg, 39124, DE)
BÖRNER, Gunter (Buchenweg 3, Sülzetal, 39171, DE)
HENNEBERG, Markus (Mörickestrasse 28 c, Magdeburg, 39114, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zum Schälen von bohnenartigen Früchten und/oder Saaten, insbeson- dere von Sojabohnen, wobei die Trennung der Schalen von den Fruchtkernen durch einen Luftstrom in einer Wirbelschichtapparatur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass - die bohnenartigen Früchte und/oder Saaten in 2 bis 8 Bruchstücke, bevorzugt in 4 bis 6 Bruchstücke, mechanisch gebrochen werden, - die gebrochenen bohnenenartigen Früchte und/oder Saaten in einer Wirbelschichtapparatur (1 ) mittels eines Fluidisierungsgasstromes mit einer Geschwindigkeit in derfluidisierten Schicht zwischen 1 ,0 - 2,2 m/s, bevorzugt zwischen 1 ,5 - 1 ,8 m/s, fluidisiert werden, - in die fluidisierte Schicht gebrochener bohnenartiger Früchte und/oder Saaten, quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases, mindestens in einem lokal begrenzten Bereich ein Gasstrom mit einer Geschwindigkeit größer 12 m/s eingeblasen wird, - unmittelbar über oder innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht das Fluidisierungsgas mit einer Geschwindigkeit zwischen 2,5 - 6,5 m/s, bevorzugt zwischen 3,5 - 5 m/s, abgezogen wird, wobei die Schalenteile im Fluidisierungsgasstrom aus der Wirbelschichtapparatur (1 ) ausgetragen werden und - die gebrochenen bohnenartigen Früchte und/oder Saaten nach einer Verweilzeit zwischen 4 - 12 min, bevorzugt zwischen 6 - 8 min, aus der Wirbelschicht- apparatur (1 ) ausgebracht werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in die fluidisierte Schicht gebrochener bohnenartiger Früchte und/oder Saaten, quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases, mindestens in einem lokal begrenzten Bereich der Gasstrom mit einer Geschwindigkeit zwischen 12 - 35 m/s, bevorzugt zwischen 22 -28 m/s, eingeblasen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich abläuft, wobei die fluidisierte Schicht als Fließbett augebildet ist und die gebrochenen bohnenartigen Früchte und/oder Saaten auf einer Seite der Wirbelschichtapparatur (1 ) dem Fließbett zugeführt und auf der gegenüberliegenden Seite die Fruchtkerne bzw. Fruchtkernbruchstücke abgeführt werden und die quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases gerichtete Gasströmung quer zur Fließrichtung der gebrochenen bohnenartigen Früchte und/oder Saaten im Fließbett gerichtet ist. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidisierungsgas mit einer Temperatur zwischen 60 - 120 °C, bevorzugt zwischen 70 - 80 °C, in die Wirbelschichtapparatur (1 ) eingeleitet wird. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einem Wirbelbett zur Fluidisierung der gebrochenen bohnenartigen Früchte und/oder Saaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsöffnung (9) für den Austritt des Fluidisierungsgases aus der Wirbelschichtapparatur (1 ) über der fluidisierten Schicht oder innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht angeordnet ist und das Flächenverhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Abzugsöffnung (9) zur Fläche der fluidisierten Schicht zwischen 1 : 2,0 - 1 : 3,0, bevorzugt zwischen 1 : 2,3 - 1 : 2,7, beträgt und dass in den Seitenwänden der Wirbelschichtapparatur ( ) im Bereich der fluidisierten Schicht mindestens eine Düse (5) zur Erzeugung eines quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgasstromes gerichteten Gasstromes angeordnet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug für den Austritt des Fluidisierungsgases als ein in die Wirbelschichtapparatur (1 ) ragendes Abzugsrohr (8) ausgebildet ist, dessen Abzugsöffnung (9) unmittelbar über der fluidisierten Schicht oder innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsöffnung (9) bezogen auf die Höhe der fluidisierten Schicht zwischen 30 % über der fluidisierten Schicht bis 30 % von oben in die fluidisierte Schicht hineinragend, bevorzugt zwischen 10 - 20 % von oben in die fluidisierte Schicht hineinragend, angeordnet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug mehrere parallel wirkende Abzugsöffnungen (9) aufweist, wobei die Gesamtquerschnittsfläche aller Abzugsöffnungen (9) dem im Anspruch 5 genannten Flächenverhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Abzugsöffnung (9) zur Fläche der fluidisierten Schicht entspricht. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer oder mehreren Seitenwand/Seitenwänden der Wirbelschichtapparatur (1 ) im Bereich der fluidisierten Schicht angeordnete/n Düse/n (5) eine Düsenöffnungsfläche zwischen 0,3 - 0,4 cm2, bevorzugt 0,38 cm2, aufweist und mit einer Gasfördereinrichtung verbunden ist/sind, die einen Gasmassenstrom zwischen 20 - 60 kg/h, bevorzugt zwischen 40 - 50 kg/h, durch jede Düse (5) bewirkt. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Seitenwänden der Wirbelschichtapparatur (1 ) im Bereich der fluidisier- ten Schicht angeordnete Düse/n (5) zwischen 0 - 0,2 m, bevorzugt zwischen 0 - 0,05 m, in die fluidisierte Schicht hineinragt/hineinragen. 11.Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wirbelschichtapparatur (1 ) im Bereich der fluidisierten Schicht Pralleinbauten (7) angeordnet sind. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schälen von bohnenartigen Früchten und/oder Saaten, insbesondere von Sojabohnen, wobei die Trennung der Schalen von den Fruchtkernen durch einen Luftstrom in einer Wirbelschichtapparatur erfolgt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einem Wirbelbett zur Fluidisierung der gebrochenen bohnenartigen Früchte und/oder Saaten. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Schälen von Sojabohnen. Im Folgenden wird zur Vereinfachung in der Beschreibung stets nur der Begriff bohnenartige Früchte verwendet, ohne die Erfindung auf bohnenartige Früchte einzuschränken. Der Begriff bohnenartige Früchte steht also in der
Beschreibung für bohnenartige Früchte und/oder Saaten. Zum Schälen von Sojabohnen, d. h. zurTrennung von Schale und Kern, wird in der Literatur überwiegend vorgeschlagen, die Sojabohnen einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um so das im Kern befindliche Wasser zu verdampfen und ein Ablösen der Schale vom Kern zu bewirken. Danach werden die gelösten Schalen von den Kernen getrennt, was häufig in einer Wirbelschichtapparatur erfolgt.
In der DE 2354617 A1 wird ein Verfahren beschrieben, nach dem ganze Sojabohnen in einer Wirbelschicht einer thermischen Schockbehandlung unterzogen werden. Die Sojabohnen werden in einem heißen Gasstrom mit einer Temperatur zwischen 100 °C bis 150 °C schockartig erhitzt, was zu einer sofortigen und totalen Ablösung der Schalen vom Kern führt, indem die Schalen durch Wasserdampfbildung im Inneren regelrecht vom Kern abgesprengt werden. Die leichteren Schalen werden danach von den schwereren Kernen abgetrennt. Parallel und/oder nachfolgend zur thermischen Schockbehandlung und Abtrennung der abgesprengten Schalen von den Sojabohnenkernen erfolgt eine Konditionierung der Kerne in Form einer Durchwärmung zur Entbitterung und Trocknung auf eine vorbestimmte Restfeuchte.
Zur Verbesserung der Energieeffizienz bei der Verarbeitung von Sojabohnen wird in dem in der EP 0052218 B1 beschriebenen Verfahren zum Gewinnen von Soja-Öl und Sojaschrot vorgeschlagen, die Sojabohnen zunächst gleichmäßig während einer kurzen, eine Wärmediffusion zum Kerninneren vermeidenden Verweilzeit in einem heißen Luftstrom zu einer Temperatur zu erwärmen, bei der die Schalen brüchig werden und sich vom Kern lösen, und anschließend die erwärmten Sojabohnen in einem Riffelwalzenstuhl und einer nachgeschalteten Hammermühle mechanisch zu bearbeiten und die Schalenteile von den angewärmten Kernen zu trennen, und dann Schalenteile und freigelegte Kerne in einem heißen Luftstrom zu sichten , d . h . die Schalenteile und weitere bei der mechanischen Bearbeitung abgelöste Sojabohnenteile, wie Keime, Fein- und Mehlkerneteile, von den Sojabohnenkernen abzutrennen.
Auch das in der EP 0052218 B1 beschriebene Verfahren erfordert jedoch einen erheblichen Energieaufwand zum Schälen der Sojabohnen, welcher insbesondere durch die Erwärmung der Sojabohnen in einem heißen Gasstrom verursacht ist.
In der DE 3544387 C2 wird zur Verbesserung der Energieeffizienz ein Schälverfahren insbesondere für Sojabohnen beschrieben, bei dem die Durchwärmung der Sojabohnen wenigstens zum Teil mit Hilfe von Kontaktwärme durch Berührung der Sojabohnen mit heißen Flächen vorgenommen wird. Nach der Erwärmung werden die Sojabohnen wenigstens einer die erwärmten Bohnen mechanisch belastenden Schälvorrichtung, wie beispielsweise einem Prallbrecher, aufgegeben, um ein Absprengen der Schale vom Kern zu bewirken. Die Trennung von Schalen und Kernen erfogt dann in einem Wirbelbett.
Des Weiteren wird in der EP 1 439011 B1 ein Schalenseparator zum Schälen und Abtrennen von Schalen von Soja beschrieben, der einem Schrotwalzwerk nachgeordnet ist. Auch bei der hier vorgeschlagenen Lösung gelangen ganze Sojabohnen zur Aufheizung zunächst in einen Dämpfapparat und anschließend in ein Wirbelbett, in dem sie in einem heißen Gasstrom auf eine Durchschnittstemperatur zwischen 70 °C bis 90 °C aufgeheizt werden. Die aufgeheizten Sojabohnen werden dann in einem Schrotwalzwerk geschrotet, gelangen anschließend in einen Prallaufloser und danach in den im Wesentlichen zylindrischen Schalenseparator. Im Schalenseparator passieren die geschroteten Sojabohnen mehrere hintereinander angeordnete kegelförmige Prallelemente. Die geschroteten Sojabohnen bewegen sich dabei entgegen einem Gasstrom, der die beim Aufprall jeweils abgesprengten leichteren Schalenteile von den schweren Kernteilen trennt und aus dem Schalenseparator austrägt. Auch die in der EP 1 439011 B1 beschriebene Lösung zum Schälen von Sojabohnen bedarf zunächst einer Wärmebehandlung der Sojabohnen und damit eines erheblichen Energieaufwandes.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Schälen von bohnenartigen Früchten, insbesondere von Sojaboh- nen, das sich durch eine gegenüber den bekannten Verfahren verbesserte Energie- effizenz auszeichnet und eine hohe Schälqualität ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist außerdem die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem 1. Patentanspruch gelöst. Die Aufgabe wird außerdem in Verbindung mit dem Verfahren gemäß dem 1. Patentanspruch durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des 5. Patentanspruches aufweist. Die auf den 1. Patentanspruch rückbezogenen Patentansprüche 2 bis 4 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, die auf den 5. Patentan- spruch rückbezogenen Patentansprüche 6 bis 11 vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Schälen von bohnenartigen Früchten, insbesondere von Sojabohnen.
Im Gegensatz zur überwiegenden Auffassung der Fachwelt, die zu den Lösungen des Standes der Technik führte, nämlich, dass ein effektives und nahezu vollständiges Schälen von bohnenartigen Früchten, insbesondere von Sojabohnen, eine thermische Behandlung der Früchte erfordert, um das in den Fruchtkernen enthaltene Wasser zu verdampfen und dadurch ein Ablösen der Schalen vom Kern zu bewirken, wurde gefunden, dass ein Brechen der bohnenartigen Früchte, insbesondere von Sojabohnen, in 2 bis 8 Bruchstücke, bevorzugt in 4 bis 6 Bruchstücke, und eine anschließende Behandlung der gebrochenen bohnenartigen Früchte in einer Wirbelschichtapparatur über eine Zeit zwischen 4 - 12 min, bevorzugt zwischen 6 - 8 min, wobei eine Fluidisierung der Bruchstücke mittels eines Fluidisierungsgasstromes mit einer Geschwindigkeit in der fluidisierten Schicht zwischen 1 ,0 - 2, ' 2 m/s, bevorzugt zwischen 1 ,5 - 1 ,8 m/s, erfolgt und quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungs- gases mindestens in einem lokal begrenzten Bereich ein Gasstrom mit einer
Geschwindigkeit größer 12 m/s, bevorzugt zwischen 12 - 35 m/s, besonders bevorzugt zwischen 22 - 28 m/s, in die fluidisierten bohnenartigen Früchte eingeblasen wird, eine vollständige Ablösung aller Schalenteile von den Fruchtkernen bzw. den Fruchtkernbruchstücken bewirkt. Die Geschwindigkeit des Fluidisierungsgasstromes wird unmittelbar über der fluidisierten Schicht bzw. innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht auf 2,5 - 6 m/s, bevorzugt auf 3,5 - 5 m/s, erhöht. Dadurch werden die von den Fruchtkernstücken abgelösten Schalenteile sehr effektiv aus der fluidisierten Schicht und nachfolgend mit dem aus der Wirbelschichtap- paratur abgezogenen Fluidisierungsgas ausgetragen.
Das Verfahren kann kontinuierlich, aber auch diskontinuierlich, d.h. chargenweise, durchgeführt werden. Für große Durchsätze an bohnenartigen Früchten ist eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung zweckmäßig. Dazu wird innerhalb der Wirbelschichtapparatur die fluidisierte Schicht als Fließbett ausgebildet. Die gebrochenen bohnenartigen Früchte werden auf einer Seite in die Wirbelschichtapparatur eingebracht und bewegen sich fluidisiert innerhalb des Fließbettes zur gegenüberlie- genden Seite der Wirbelschichtapparatur. Quer zur Strömungsrichtung des Fluidi- sierungsgases und bevorzugt auch quer zur Fließrichtung des Fließbettes wird bevorzugt an mehreren Stellen ein Gasstrom mit einer Geschwindigkeit
größer 12 m/s, bevorzugt zwischen 22 - 28 m/s, in die fluidisierten bohnenartigen Früchte eingeblasen. Dadurch werden im Wirkbereich des bzw. der eingeblasenen Gasstromes/Gasströme die Bruchstücke der bohenenartigen Früchte erheblich zusätzlich beschleunigt und stoßen mit erheblicher Energie gegeneinander bzw. gegen die Apparatewandungen oder gegen in der Wirbelschichtapparatur im Bereich der fluidisierten Schicht angeordnete Prallbleche. Diese Zusammenstöße führen zu einer vollständigen Ablösung der Schalenteile von den Fruchtkernbruch- stücken, und zwar, wie anhand von Untersuchungen festgestellt wurde, auch in dem Fall, wenn sich während des vorangegangenen Brechens der bohnenartigen Früch- te Schalenteile im Fruchtfleisch der Fruchtkernbruchstücke verhakt haben.
Oberhalb des Fließbettes bzw. in dessen oberen Bereich wird zweckmäßig an mehreren in Fließrichtung nacheinander folgenden Stellen die Strömungsgeschwin- digkeit des Fluidisierungsgases auf 2,5 - 6 m/s, bevorzugt auf 3,5 - 5 m/s, erhöht, um ein effektives Austragen der von den schwereren Fruchtkernbruchstücken abgelösten leichteren Schalenteile aus der fluidisierten Schicht und nachfolgend mit dem aus der Wirbelschichtapparatur abgezogenen Fluidisierungsgas zu bewirken. Die Fließgeschwindigkeit des Fließbettes ist so eingestellt, dass die durchschnittliche Verweildauer der gebrochenen bohnenartigen Früchte innerhalb der Wirbelschichtapparatur 4 - 12 min, bevorzugt 6 - 8 min, beträgt. Während dieser Zeit bewegen sich die Bruchstücke von der Seite der Wirbelschichtapparatur, an der sie eingetragen wurden, zurgegenüberligenden Seite. Beim Erreichen der gegenüberliegenden Seite der Wirbelschichtapparatur sind infolge der durch die quergerichteten
Gasströmungen mit erheblicher Energie erfolgten Zusammenstöße der Bruchstücke alle Schalenteile von den Fruchtkernbruchstücken abgelöst und aus der fluidisierten Schicht ausgetragen. Die geschälten Fruchtkernbruchstücke werden abschließend aus der Wirbelschichtapparatur ausgebracht. Selbstverständlich kann das vorstehend beschriebene Verfahren zum Schälen von bohnenartigen Früchten auch mit einer Konditionierung, beispielsweise einer Trocknung, der Fruchtkerne verbunden werden. Dazu kann es zweckmäßig sein, das Fluidisierungsgas mit einer erhöhten Temperatur, beispielsweise zwischen 60 - 120 °C in die Wirbelschichtapparatur einzuleiten, um bereits während des Schälprozesses eine Trocknung der Fruchtkernbruchstücke zu bewirken. Natürlich kann eine Konditionierung auch in einem dem Schälverfahren nachfolgenden Verfahrensschritt innerhalb derselben Wirbelschichtapparatur oder in einer nachfolgend angeordne- ten Apparatur durchgeführt werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Schälen von bohnenartigen Früchten, insbesondere von Sojabohnen, weist neben einer Apparatur zum Brechen der bohnenartigen Früchte, die beispielsweise als Riffel- oder Glattwalze ausgebildet sein kann, eine Wirbelschichtapparatur mit mindestens einem Wirbelbett zur Fluidi- sierung der gebrochenen bohnenartigen Früchte auf. Die für die Durchführung des Verfahrens wesentlichen Merkmale der Wirbelschichtapparatur sind zum einen die Anordnung mindestens einer Düse in einer Seitenwand der Wirbelschichtapparatur im Bereich der fluidisierten Schicht und zum anderen die Anordnung der Abzugsöff- nung für den Austritt des Fluidisierungsgases aus der Wirbelschichtapparatur über derfluidisierten Schicht, und zwar in einem Abstand zur Oberseite derfluidisierten Schicht, der kleiner oder gleich 30 % der Höhe der fluidisierten Schicht ist, oder innerhalb des oberen Bereiches derfluidisierten Schicht, wobei unter oberem
Bereich eine Schichthöhe gerechnet von der Oberseite der fluidisierten Schicht von bis zu 30 % der Höhe der fluidisierten Schicht verstanden wird. Bevorzugt ist die Abzugsöffnung in einer Höhe von 10 - 20 % der Höhe der fluidisierten Schicht über der Oberseite der fluidisierten Schicht oder um den gleichen Wert innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht angeordnet. Die Abzugsöffnung liegt dabei im Wesentlichen parallel zur Oberseite der fluidisierten Schicht. Die Quer- schnittsfläche der Abzugsöffnung ist kleiner als die Fläche der fluidisierten Schicht, d.h. die Fläche der Oberseite derfluidisierten Schicht, und zwar liegt das Flächenverhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Abzugsöffnung und der Fläche derfluidisierten Schicht zwischen 1 : 2,0 - 1 : 3,0, bevorzugt zwischen 1 : 2,3 - 1 : 2,7.
Dadurch wird in der Abzugsöffnung eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des abzuziehenden Fluidisierungsgases erreicht. Liegt die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases innerhalb derfluidisierten Schicht zwischen 1 ,0 - 2,2 m/s, bevorzugt zwischen 1 ,5 - 1 ,8 m/s, so erhöht sie sich innerhalb der Querschnittsfläche der Abzugsöffnung auf 2,5 - 6,5 m/s, bevorzugt auf 3,5 - 5 m/s.
Bevorzugt ist ein Abzug für Fluidisierungsgas als ein in die Wirbelschichtapparatur ragendes Rohr ausgebildet, dessen Öffnung als Abzugsöffnung, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar über der fluidisierten Schicht oder innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht angeordnet ist. Selbstverständlich kann der Abzug des Fluidisierungsgases mehrere parallel wirkende Abzugsöffnungen aufweisen, die, wie beschrieben, über derfluidisierten Schicht oder innerhalb ihres oberen Bereiches angeordnet sind. Die Gesamtquerschnittsfläche aller Abzugsöffnungen für Fluidisierungsgas verhält sich zur Fläche der fluidi- sierten Schicht wie vorstehend beschrieben, um die genannte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases in der oder den Abzugsöffnungen zu erreichen. Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Abzugsöffnungen durch Ausbildung der Querschnittsfläche wie beschrieben und die Anordnung der Abzugsöffnung/en unmittelbar über der fluidisierten Schicht oder innerhalb des oberen Bereiches der fluidisierten Schicht bewirken ohne energetischen Mehraufwand einen vollständigen Austrag der von den schweren Fruchtkernbruchstücken gelösten leichteren Schalenteile aus der fluidisierten Schicht und schließlich mit dem Abziehen des Fluidisierungsgases den Austrag der Schalenteile aus der Wirbelschichtapparatur.
Wesentlich ist darüber hinaus die Anordnung von mindestens einer Düse in einer Seitenwand der Wirbelschichtapparatur im Bereich derfluidisierten Schicht. Die Düse weist eine Düsenöffnungsfläche zwischen 0,3 - 0,4 cm 2 , bevorzugt 0,38 cm 2 , auf und ist mit einer Gasfördereinrichtung verbunden, die einen Gasmassenstrom zwischen 20 - 60 kg/h, bevorzugt zwischen 40 - 50 kg/h, durch die Düse bewirkt. Der aus der Düse austretende Gasstrom weist im Abstand von ca. 5 cm von der Düsenöffnung eine Strömungsgeschwindigkeit zwischen 2 - 35 m/s, bevorzugt zwischen 22 - 28 m/s, auf. Zweckmäßig ist es, in einer oder mehreren
Seitenwand/Seitenwänden der Wirbelschichtapparatur mehrere Düsen der vorstehend beschriebenen Art innerhalb des Bereiches derfluidisierten Schicht anzuord- nen, und zwar so über die Fläche einer oder mehrerer Seitenwand/Seitenwände verteilt, dass durch die eingeblasenen Gasströme innerhalb der gesamten fluidisierten Schicht eine erhebliche Beschleunigung der Bruchstücke der bohnenartigen Früchte quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases bewirkt wird und eine Vielzahl von energiereichen Zusammenstößen der Bruchstücke untereinander sowie der Bruchstücke gegen die Apparatewände erfolgt.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung können Düsen beispielsweise in zwei gegenüberliegenden Seitenwänden einer Wirbelschichtapparatur mit rechteckiger Grundfläche angeordnet sein. Im Bereich der Mitte der Wirbelschichtappa- ratur, innerhalb der fluidisierten Schicht, ist dann zweckmäßig mindestens ein Prallblech angeordnet. Die Bruchstücke der bohnenartigen Früchte werden von beiden Seiten infolge der durch die Düsen eingeblasenen Gasströme gegeneinander sowie gegen dieses Prallblech geschleudert, wodurch die an den Bruchstücken anhaften- den Schalenteile sehr effektiv von den Fruchtkernstücken gelöst werden, und zwar auch dann, wenn sie sich in weichen Fruchtkernstücken verhakt haben. Der Schäl- prozess, d. h. das Lösen der Schalenteile von den Bruchstücken der bohnenartigen Früchte, und der Austrag der gelösten Schalenteile aus der fluidisierten Schicht ist dann in kurzer Zeit, beispielsweise nach 6 - 8 min, abgeschlossen.
Es kann auch zweckmäßig sein, die Düsen so in einer oder mehreren
Seitenwand/Seitenwänden der Wirbelschichtapparatur anzuordnen, dass sie bis 0,2 m in die fluidisierte Schicht hineinragen.
Andererseits kann die Wirbelschichtapparatur aber auch so gestaltet sein, dass innerhalb der Apparatur, d. h. in den Bereichen in denen die gebrochenen bohnenartigen Früchte behandelt werden, keine Vorsprünge oder Ecken ausgebildet sind, in denen es zu unerwünschten Ablagerungen von Früchtebruchstücken kommen kann. Eine derart gestaltete Apparatur ist insbesondere für die Schälung von als Nahrungsmittel bestimmten bohnenartigen Früchten zu bevorzugen, da eine Verschmutzung der Apparatur und daraus resultierende aufwändige Reinigungsarbeiten weitgehend vermieden werden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 : eine Prinzipdarstellung einer Ansicht der Längsseite einer Wirbel- Schichtapparatur,
Figur 2: eine Prinzipdarstellung eines Schnittes AA durch eine Wirbelschichtapparatur und
Figur 3: ein Verfahrensschema für ein kontinuierliches Verfahren zum Schälen und Konditionieren von Sojabohnen.
Die Figuren 1 und 2 veranschaulichen eine Wirbelschichtapparatur 1 mit rechteckiger Grundfläche zur Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens zum Schälen gebrochener bohnenartiger Früchte.
Der gesamte Boden 2 der Wirbelschichtapparatur 1 ist als Lochboden für den Durchtritt eines Fluidisierungsgases ausgebildet. An der linken Seite der Wirbelschichtapparatur 1 ist eine Einrichtung 3 zur Aufgabe der gebrochenen bohnenartigen Früchte, an der rechten Seite eine Einrichtung 4 zum Ausbringen der geschälten Fruchtkernstücke angeordnet. Die Wirbelschichtapparatur ist für die Ausbildung eines Fließbettes als fluidisierte Schicht ausgebildet. Die Fließrichtung des Fließbettes weist von der Einrichtung 3 zur Aufgabe der gebrochenen bohnenartigen Früchte zur Einrichtung 4 zum Ausbringen der geschälten Fruchtkernstücke. Im unteren Bereich beider Längsseiten der Wirbelschichtapparatur 1 sind weitgehend gleich- mäßig über die Seitenfläche verteilt Düsen 5 zum Einblasen von Gasströmen angeordnet. Die Düsen 5 sind in ihrer Eindringtiefe in die Wirbelkammer 6 verstellbar ausgebildet. Die Eindringtiefe der Düsen 5 in die Wirbelkammer 6 kann zwischen 0 - 0,2 m variiert werden. Jede Düse 5 weist mehrere Austrittslöcher für das in die Wirbelkammer 6 einzublasende Gas auf, die im Winkel zwischen 0 - 45° zur
Längsachse der Düse 5 angeodnet sind. In Längsrichtung der Wirbelschichtapparatur 1 , mittig in der Wirbelkammer 6, befindet sich ein senkrecht stehendes
Prallblech 7. Von oben ragen zwei Abzugsrohre 8 in die Wirbelkammer 6, und zwar so tief, dass sich ihre Abzugsöffnungen 9 bezogen auf die Höhe der fluidisierten Schicht, die durch die Linie 10 veranschaulicht werden soll, ca. 15 % von oben in der fluidisierten Schicht befinden. Die Gesamtquerschnittsfläche beider Abzugsöffnungen 9 steht zur Grundfläche der Wirbelkammer 6 in Verhältnis 1 : 2,5.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend am Beispiel des kontinuierlichen Schälens und Konditionierens von Sojabohnen erläutert werden. Dabei wird auf das in Figur 3 gezeigte Verfahrensschema Bezug genommen.
Das Verfahrensschema zeigt eine Wirbelschichtapparatur 1 , an die sich unmittelbar eine zweite Wirbelschichtapparatur 11 anschließt. Die beiden Wirbelkammern der Wirbelschichtapparaturen 1 und 11 sind durch ein Unterlaufwehr 12 miteinander verbunden. Bezogen auf den Verfahrensablauf befindet sich die Wirbelschichtappa- ratur 1 vor der Wirbelschichtapparatur 11. Vor der Wirbelschichtapparatur 1 ist ein Brecher 13 angeordnet. Ein Ventilator 14 fördert das Fluidisierungsgas für beide Wirbelschichtapparaturen 1 und 11 , wobei im Fluidisierungsgasstrom zur Wirbelschichtapparatur 11 ein Wärmeüberträger 15 angeordnet ist. Das aus der Wirbelschichtapparatur 1 abgezogene Fluidisierungsgas wird einem Zyklon 16 zur Abscheidung von Feststoffteilen in Form von Schalenteilen und Feinstanteilen von Fruchtkernstücken zugeleitet. Der abgeschiedene Feststoff wird einer Siebeinrichtung 17 zugeführt. Das aus der Wirbelschichtapparatur 11 abgezogene Fluidisierungsgas wird einem Zyklon 18 zugeleitet. Bezogen auf den Verfahrensablauf nach der Wirbelschichtapparatur 11 sind ein beheizter Zwischenspeicher 19 und nachfol- gend eine Flockierwalze 20 vorgesehen.
Ganze Sojabohnen werden im Brecher 13 in 4 - 6 Bruchstücke gebrochen und über die Einrichtung 3 zur Aufgabe gebrochener Früchte in die Wirbelkammer 6 der Wirbelschichtapparatur 1 eingetragen. In der Wirbelkammer 6 werden die Sojabohnenbruchstücke mit einem Gasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 ,5 - 1 ,8 m/s fluidisiert. Es kommt zur Ausbildung eines Fließbettes, in dem sich die Sojabohnenbruchstücke zu der der Einrichtung 3 zur Aufgabe gegenüberliegenden Seite der Wirbelkammer 6 bewegen. Über die Düsen 5 werden in die fluidisierte Schicht im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases und quer zur Fließrichtung des Fließbettes lokal begrenzt wirkende Gasströme mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 22 - 28 m/s eingeblasen. Diese Gasströme bewirken eine erhebliche Querbeschleunigung der Sojabohnenbruchstücke, die infolgedessen mit erheblicher Energie gegeneinander sowie gegen das Prallblech 7 stoßen. Durch die Stöße lösen sich die Schalenteile von den Kernstücken. Die leichteren Schalenteile werden innerhalb der fluidisierten Schicht nach oben getragen. Sobald sie in den Bereich einer Abzugsöffnung 9 gelangen, werden sie infolge der hier erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des aus der Wirbelkammer 6 austreten- den Fluidisierungsgases von ca.3,5 - 4,5 m/s aus der fluidisierten Schicht ausgetragen. Die schwereren Fruchtkernstücke verbleiben in der fluidisierten Schicht. Nach ca.6 - 7 min haben die eingetragenen Sojabohnenbruchstücke die fluidisierte Schicht in Fließrichtung des Fließbettes durchlaufen und gelangen in den Bereich der Einrichtung 4 zum Ausbringen der geschälten Sojabohnenkernstücke, im vorliegen- den Beispiel zum Unterlaufwehr 12. Während dieser Zeit haben sich infolge häufiger energiereicher Kollisionen der Sojabohnenbruchstücke untereinander sowie mit dem Prallblech alle Schalenteile von den Sojabohnenkernstücken gelöst und wurden aus der fluidisierten Schicht mit dem abgezogenen Fluidisierungsgas ausgetragen.
Die geschälten Sojabohnenkernstücke gelangen durch das Unterlaufwehr 12 in die Wirbelschichtapparatur 11 , in der sie mit einem auf 70 - 80 °C erwärmten Fluidisierungsgas fluidisiert, dabei auf eine Temperatur zwischen 60 - 70 °C erwärmt und auf eine Feuchte von 10 - 11 % getrocknet werden. Nach Erreichen der gewünschten Feuchte werden die temperierten und getrockneten Sojabohnenkernstücke aus der Wirbelschichtapparatur 11 ausgebracht und in einen beheizten Zwischenspeicher 19 überführt. Sie verbleiben für eine Zeit zwischen 15 - 30 min bei einer Temperatur zwischen 50 - 70 °C in diesem Zwischenspeicher 19, wobei sich ihre Festigkeit und Sprödigkeit reduziert. Dies erleichtert die anschließende Flockierung sowie sorgt für einen besseren Ölaufschluss bei einer ggf. vorgesehenen, im Verfahrensschema jedoch nicht dargestellten Extraktion.
Die aus der Wirbelschichtapparatur 1 mit dem Abzug des Fluidisierungsgases ausgetragenen Schalenteile sowie Feinstanteile von Sojabohnenkernstücken werden im Zyklon 16 gesichtet. Anschließend werden in die Siebeinrichtung 17 die Feinstanteile an Sojabohnenkernstücken von den Schalenteilen separiert. Die Feinstanteile werden in einem Expander 21 unter Dampfbeaufschlagung zu Pellets verpresst und anschließend einerweiteren Verarbeitung der konditionierten Sojabohnenkernstücke zugeführt. Ebenso werden die mit dem Fluidisierungsgas aus der Wirbelschichtapparatur 11 ausgetragenen Feinstanteile von Sojabohnenkernstücken im Zyklon 18 gesichtet und dem Expander 21 zugeführt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Schälen von Sojabohnenkernen zeichnet sich durch eine hohe Energieeffizienz aus, ermöglicht eine hohe Schälqualität und wird darüber hinaus unterschiedlichsten Anforderungen einer weiteren Konditio- nierung und Verarbeitung der geschälten Sojabohnenkerne gerecht.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 - Wirbelschichtapparatur
2 - Boden
3 - Einrichtung zur Aufgabe gebrochener bohnenartiger Früchte
4 - Einrichtung zum Ausbringen geschälter Fruchtkernstücke
5 - Düse
6 - Wirbelkammer
7 - Prallblech
8 - Abzugsrohr
9 - Abzugsöffnung
10 - Höhe der fluidisierten Schicht
11 - Wirbelschichtapparatur
12 - Unterlaufwehr
13 - Brecher
14 - Ventilator
15 - Wärmeübertrager
16 - Zyklon
17 - Sieb
18 - Zyklon
19 - beheizter Zwischenspeicher
20 - Flockierwalze
21 - Expander