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Verfahren zur Herstellung von Zucker aus zuckerhaltigen
Pflanzen und Früchten, insbesondere Datteln
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abgeschleudert werden. Der Vorgang des Aufmaischens und des Abschleuderns der Lösung von der Pulpe wird so oft wiederholt, als noch wesentliche Saccharosenteile in der Pulpe vorhanden sind. Bei dem vorbeschriebenen Vorgang werden die zerrissenen Zellen ausgewaschen, die noch ganz erhaltenen Zellen wie bei der Diffusion ausgelaugt. Hieraus ergibt sich, dass auch das zuletzt beschriebene Verfahren hinsichtlich der Dauer des Arbeitsprozesses von der Diffusionszeit abhängig ist.
Die nach den üblichen oder den zuletzt geschilderten Verfahren gewonnenen Säfte oder Lösungen werden durch Erwärmung. Scheidung mit Kalk und Fällung von den Schmutzstoffen befreit, gefiltertundin mehreren Arbeitsgängen, unterbrochen durch nochmalige Scheidung, Fällung und Abfilterung bis zur Bildung von Zuckerkristallen durch Eindampfung eingedickt. Diese Verfahren arbeiten offen, d. h. es ist dauernder Zutritt von Aussenluft möglich. Durch Säuerung, ausserdem durch Erwärmung des Zuckerrohsaftes erhöht sich durch Umwandlung der Saccharose der Anteil an nicht kristallisierbarem Zucker in der Lösung. Die bei der Erwärmung auftretende Karamellierung färbt nicht nur die zurückbleibende Melasse, sondern auch den anfallenden Rohzucker bräunlich, so dass dieser erst durch Nachbehandlung marktfähig gemacht werden muss.
Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren vermeidet vorstehend beschriebene Unzulänglichkeiten und ergibt ausserdem eine höhere prozentuale Zuckerausbeute bei höchster Wirtschaftlichkeit des Fabrikationsprozesses. Dies wird dadurch erreicht, dass die wie üblich vorgereinigten und vorteilhafterweise in einer Reibemaschine zu einer nicht restlos aufgeschlossenen Pulpe zerriebenen Rüben oder Früchte bzw.
das vorteilhafterweise in einer Schnitzelmaschine zerkleinerte Zuckerrohr oder andere ähnliche zuckerhaltige Pflanzen einer Vorrichtung aufgegeben werden, in welcher das zerriebene oder zerschnitzelte Gut unter einen Luft- oder Gasdruck von vorzugsweise 15 bis 20 atü gesetzt und nach plötzlicher Erhöhung des Druckes vorzugsweise auf 45 - 60 atü durch Öffnen eines Ventils in einen Behälter mit Prallvorrichtungen ausgestossen wird. Das zur Druckübertragung dienende Medium, Luft oder Gas wird durch laufende Einführung von stickoxydfreiem Ozon keimfrei gemacht.
Die Vorgänge bei der Druckbehandlung sind folgende :
Das Reibsei bzw. die Schnitzel bestehen aus kleinen Zellen, welche mit Zellsaft und darin gelösten Stoffen gefüllt sind. Soweit diese Zellen nicht angeschnitten sind, sind sie mit feinen Häuten, sogenann- ten Membranen, umhüllt. Der Zellsaft steht normalerweise gemäss den äusserlichen atmosphärischen Bedingungen unter einem gewissen Druck. Wenn nun in einem Druckbehälter der äussere Druck auf die Zellen erhöht wird, erfolgt eine Angleichung des Flüssigkeitsdruckes innerhalb der Zellen. Wird nun die Reibselmasse durch plötzlichen Ausstoss vom äusseren Druck befreit, so erfolgt, da eine Umstellung des Zelleninnendruckes in dem kurzen Zeitraum des Ausstossens nicht möglich ist, eine Sprengung der Zellen.
Der Druckabfall beim Ausstoss wird durch eine plötzliche Druckerhöhung bis auf etwa 45 - 60 atü vor dem Ausstoss ausgeglichen, so dass alle Zellen des Füllgutes während der Ausstosszeit unter einem gleichmässigen Druck von 15 bis 35 atü stehen. Während des Ausstosses erfolgt ein Zerreissen der Zellen durch den plötzlich entlasteten Innendruck des Zellsaftes, ferner durch Reibung und anschliessend noch durch den Aufprall.
Die aus Fasern, Mark und Saft mit gelösten Stoffen bestehende aufgeschlossene Pulpe wird in Spezialauswaschern mehrstufig im Gegenstrom mit Hilfe von kaltem Wasser, das dem Schmelzwasserrücklauf entnommen werden kann, zur Gewinnung der gelösten Stoffe ausgewaschen und dabei aufkonzentriert.
In nachstehender Tabelle sind die bei einem Auswaschversuch einer aufbereiteten Rübenpulpe ermittelten Werte im Vergleich zu den Ergebnissen üblicher Verfahren aufgeführt :
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<tb>
<tb> Auslaugewasser <SEP> Brix <SEP> Pulpensaft <SEP> Pulp
<tb> % <SEP> auf <SEP> Rüben <SEP> Rohsaftkonz. <SEP> Konz. <SEP> pol <SEP> T. <SEP> S.
<tb> a) <SEP> übliche <SEP> Verfahren <SEP> 116 <SEP> 14 <SEP> 0,15 <SEP> 14% <SEP> nach
<tb> Schneckenpr.
<tb> b) <SEP> Verfahren <SEP> nach <SEP> 55 <SEP> 20,8 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 16% <SEP> nach <SEP>
<tb> der <SEP> Erfindung, <SEP> 5 <SEP> Stufen
<tb> z. <SEP> B. <SEP> mit <SEP> Hilfe
<tb> von <SEP> Strahlauswaschern
<tb>
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<tb>
<tb> Die <SEP> Rübenpulpe <SEP> enthält <SEP> :
<SEP> 50/0 <SEP> Fasern <SEP> und <SEP> Mark
<tb> 95% <SEP> Saft <SEP> mit <SEP> gelösten <SEP> Stoffen
<tb>
In Auswertung obiger Angaben ergibt sich für den Wasserkreislauf in der Fabrikation folgendes :
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<tb>
<tb> 95 <SEP> kg <SEP> Lösung
<tb> 55 <SEP> kg <SEP> Auswaschwasser
<tb> 150 <SEP> kg <SEP>
<tb> - <SEP> Feuchtigkeitsanteil <SEP> des
<tb> Rückstandes <SEP> bei <SEP> 16% <SEP> atro <SEP> 26 <SEP> kg <SEP>
<tb> 124 <SEP> kg <SEP> Rohsaft
<tb> - <SEP> 20stro <SEP> feste <SEP> Bestandteile <SEP> r. <SEP> 25 <SEP> kg <SEP>
<tb> 99 <SEP> kg <SEP> Wasser
<tb> - <SEP> Auswaschwasser <SEP> für
<tb> neuen <SEP> Einsatz <SEP> 55 <SEP> kg <SEP>
<tb> 44 <SEP> kg <SEP> Wasserüberschuss.
<tb>
Daraus ergibt sich, dass nur bei Beginn einer Kampagne Wassereinsatz erforderlich, Lösungswasser laufend vorhanden ist und in vorbeschriebenem Falle ein Überschuss zur anderweitigen Verwendung bzw. Ableitung zur Verfügung steht. Der Rohsaft, welcher durch die neue Art der Gewinnung mit einem höheren Anteil an Fremdstoffen, Kolloiden, Amiden u. dgl. belastet ist, wird vorzugsweise mit Kalkmilch zur Ausscheidung und Ausflockung der Schmutzstoffe behandelt, wobei jedoch ein Überschuss an ungelöstem Kalk in der Zuckerlösung nicht erforderlich ist. Ebenso wird die Ausfällung vorteilhaft mit Aluminiumsulfat vorgenommen, wodurch nur ein Arbeitsgang bei wesentlich verkürzter Reaktionszeit erforderlich ist.
Die bei dieser Behandlung entstehenden geringen Glaubersalzmengen werden am Ende des Verfahrens vor Rilckleitung des Muttersaftes in den Arbeitsgang mittels eines Ionen-Austauschers zusammen mit den andern Mineralsalzen entfernt. Weitere gleichwertige Reinigung des Rohsaftes wird durch Elektrophorese bzw. Einführung von Ozon in den Rohsaft mittels Spezialapparaturen in genau dosierter Menge vorgenommen. Alle Trüben, Kolloide und Eiweissstoffe werden aufgeflockt bzw. ausgeschieden, bei Anwendung von Ozon ausserdem noch alle Bakterien abgetötet. Eine Säuerung der Pulpe bzw. des Rohsaftes tritt wegen der niedrigen Temperaturen und des äusserst kurzen Arbeitsprozesses (etwa 1 h vom Eingang des Rohstoffes bis zum fertigen Zucker) nicht ein.
Der pH-Wert des in der Tabelle unter b) angegebenen, nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewonnenen Rohsaftes lag nach 12 h Standzeit zwischen 6 und 7.
Die ausgeflockten oder ausgefällten Schmutzstoffe werden in einer Filteranlage, vorzugsweise Anschwemmfilter, abgeschieden. Die Einengung des Klarsaftes bis zur Übersättigung der Lösung und damit Ausfällung von Zuckerkristallen erfolgt in Temperaturbereichen, die den Sättigungsgraden zugeordnet sind, vorzugsweise unterhalb der Gefrierpunkte. Die anfallenden Zuckerkristalle werden vorzugsweise einer mehrstufigen Zentrifuge aufgegeben, in deren ersten Stufe von dem anhaftenden Muttersaft befreit und in den weiteren Stufen einer Nachwäsche mittels Alkohol unterzogen. Der für die Nachwäsche erforderliche Alkohol wird so lange im Kreislauf geführt, bis seine Sättigung eine zufriedenstellende Auswaschung nicht mehr zulässt, danach in einer geeigneten Anlage regeneriert und schliesslich dem Waschprozess wieder zugeführt.
Der zurückbleibende Muttersaft, welcher unverfärbt und klar ist, wird in einem Ionen-Austauscher von den Mineralsalzen befreit, entweder in den Fabrikationskreislauf zurückgeführt oder zu Vergärungs- und andern industriellen Zwecken verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Gewinnung von Zucker aus zuckerhaltigen Pflanzen und Früchten, insbesondere Datteln, wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
Die wie üblich gereinigten zuckerhaltigen Pflanzen oder Früchte werden bei 1 einer Reibe- oder Schnitzelmaschine 2 aufgegeben. Das anfallende Reibsei oder die Schnitzel fallen durch Trichter 3 auf eine Bandwaage 4, welcher über eine Füllvorrichtung 5 jeweils eine genau dosierte Menge den Zellen der Sprengvorrichtung 6 zuführt. Die Reibe- oder Schnitzelmaschine 2 wird hinsichtlich ihrer Leistung im Zusammenhang mit der Sprengvorrichtung 6 über die Bandwaage 4 elektrisch gesteuert. Eine Kompressoranlage 7 gibt über die Speicherbehälter 8 mittels der Rohrleitung 9 das zur Übertragung des Druckes auf die Füllmasse notwendige Medium auf. Wenn es sich um Luft handelt, wird diese durch Ozon aus der Rohrleitung 10 vorher keimfrei gemacht.
Die Sprengvorrichtung 6 stösst das aufgeschlossene Füllgut in Form von Pulpe in den Expansionsbehälter 11 aus. Der Überdruck geht über das Ventil 12 ab und wird über die Rohrleitung 13 der Kompressoranlage 7 wieder zu-
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geführt. Die Förderschnecke 14 führt die aufgeschlossene Pulpe einer Pumpe 15 zu, welche über die Rohrleitung 16 und das Dreiwegeventil 17 die Pulpe, wenn diese aus Zuckerrüben oder andern Früchten besteht, unmittelbar dem Zwischenbehälter 18 zuleitet. Wenn die Pulpe aus Zuckerrohr gewonnen wurde, ist es notwendig, die Restknoten in der Pulpe zu beseitigen. In diesem Falle wird die Pulpe über die Rohrleitung 19 einem Zwischenbehälter 20 zugeleitet, welcher die Pulpe an den Desintegrator 21 weitergibt, der sie in den Behälter 18 ausstösst.
Die Förderschnecke 22 gibt die Pulpe einer Auswaschgruppe 23 auf, in der die Pulpe durch das im Gegenstrom durch die Pumpe 24 über die Rohrleitung 25 eingeführte Wasser mehrstufig hinsichtlich ihres Zuckergehaltes ausgewaschen und die entstehende Lösung aufkonzentriert wird.
Die ausgewaschene Pulpe verlässt die Auswaschgruppe bei 26. Die aufkonzentrierte zuckerhaltige Lösung wird entweder über die Rohrleitung 27 und das Dreiwegeventil 28 und die Rohrleitung 29 dem Behälter 30 zugeleitet, in welchem durch ein Spezialrührwerk Ozon aus der Ozonanlage 31 in die Lösung eingeführt wird oder die Lösung wird über die Rohrleitung 32 dem Behälter 33 zugeführt, in den ebenfalls mittels eines Spezialrührwerkes Kalkmilch in genau abgestimmter Menge aus der Zuleitung 34 eingerührt wird. Aus dem Behälter 33 gelangt die mit Kalkmilch versetzte Lösung über die Rohrleitung 34a in den Behälter 35. Hier erfolgt über die Zuleitung 36 eine Zugabe von Aluminiumsulfatlösung mittels eines Spezialrührwerkes, wodurch der zugegebene Kalk mit allen Trüben ausgefällt und ausgeflockt wird.
Wenn die Reinigung mit Ozon durchgeführt wurde, gelangt die trübe Lösung. über die Rohrleitung 37 zur Elektrophorese 38 und über die gleiche Rohrleitung bei Anwendung der Kalkscheidung und Ausfällung durch Aluminiumsulfat aus dem Behälter 35. In der Elektrophoreseanlage werden die groben Schmutzstoffe abgeschieden und bei 39 ausgestossen. Die Pumpe 40 fördert die vorgeklärte Lösung über die Rohrleitung 41 in den Behälter 42. Aus dem Behälter 42 fliesst die Lösung zur Feinklärung in die Filteranlage 43 und von dort über die Rohrleitung 44 in den Behälter 45. Aus diesem Behälter fliesst die klare Lösung über die Rohrleitung 45a in den Wärmeaustauscher 46, in dem die Lösung durch das aus der Zentrifuge 47 kommende Eis bis auf +1 C heruntergekühlt wird.
Die gekühlte Lösung wird über die Rohrleitung 48 mittels der Pumpe 49 tangential steigend in den Siebeinsatz 50 eines Behälters 51 eingepumpt, in dem mittig durch ein Steigerohr 52 und durch die hohlen Leitspiralen des Siebeinsatzes 50 Kühlsole aus einer KÅalteanlage 53 eingeführt wird. Das entstehende Eis wird durch die tangentiale, steigende Beschleunigung nach oben aus der Lösung getrieben und mittels der Förderschnecke 53a in die Zentrifuge 47 eingebracht. Der abzentrifugierte Muttersaft wird über die Rohrleitung 54 der bei 55 austretenden aufkonzentrierten Lösung zugeführt. Die Pumpe 56 pumpt wie zuvor die Lösung in eine zweite Stufe, welche sinngemäss der ersten Stufe arbeitet und die gleichen Bezugszeichen hat.
Die Kühlsole läuft aussen im Doppelmantel 57 des Behälters zurück zur Kälteanlage 53. Das Abtauwasser des Eises geht über die Rohrleitung 58 und den Wärmeaustauscher 59 zur Auswaschgruppe zurück.
Der aus der zweiten Stufe bei 60 auslaufende Schlamm aus Zuckerkristallen und Muttersaft wird über die Pumpe 61 der Zentrifuge 62 aufgegeben. Der in der ersten Stufe abzentrifugierte Muttersaft geht über die Rohrleitung 63 zum Ionen-Austauscher 64 und von dort zur Pumpe 56. In der zweiten Stufe der Zentrifuge 62 werden die Zuckerkristalle mit Alkohol gewaschen, der über die Rohr- leitung 65 einläuft und bei 66 die Zentrifuge zur Regenerierung verlässt.
Die Zuckerkristalle fallen auf das Band 67, der Alkoholdampf wird mittels des Ventilators 68 abgesaugt und ebenfalls zurückgewonnen. Die Verpackung des Zuckers erfolgt in üblicher Form.
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