AT401776B - Mehrstufiges verfahren zur zuckergewinnung aus zuckerrüben - Google Patents

Description

AT 401 776 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mehrstufiges Verfahren zur Zuckergewinnung aus Zuckerrüben.

Aus Zuckerrüben werden einerseits hochreine, raffinierte Produkte, wie Weißzucker, und anderseits völlig ungereinigte Rübensirupe produziert.

Weißzucker wird durch Saftreinigung mittels Kalk-Kohlensäure-Verfahren und anschließende Kristallisation von Nichtzuckerstoffen befreit. Auf Grund der hohen Reinheit (mind. 99,7 % Saccharose) ist Weißzuk-ker gut lagerfähig und vielseitig einsetzbar. Gerade diese Reinheit werfen Ernährungsphysiologen dem Produkt aber vor. Rübensirup, den man durch Erhitzen von Zuckerrüben und Eindicken von Saft herstellt, wird wegen seines Gehalts an Nichtzuckerstoffen von manchen Konsumenten geschätzt. Bei der Herstellung dieses tiefbraunen Sirups wird durch Einhalten hoher Temperaturen über längere Zeit eine gezielte Spaltung von Saccharose in Glucose und Fructose herbeigeführt. Dadurch neigt der Sirup nicht zur Kristallisation, kann aber auch nicht in ein besser handhabbares Trockenprodukt übergeführt werden.

In der deutschen Patentschrift 806 825 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Rübenkraut (Rübensirup) mit hohem Pektingehalt und hoher Saftausbeute beschrieben. Rübenkraut soll kristallfrei sein, da es bekanntlich als Brotaufstrich verwendet wird. Dazu wird durch thermische Spaltung von Pektin Säure gebildet und mittels dieser Säure Saccharose zur Hälfte in Glucose und Fructose gespalten. Dieses Ziel kann durch Variation von Prozeßparametern, wie Dämpfzeiten, Dämpftemperaturen und Prozeßstufenzahl, auf verschiedene Weise erreicht werden. In der genannten Patentschrift wird ein zweistufiger Prozeß ausgeführt, in welchem der notwendige Pektinaufschluß vor der zweiten Preßstufe eingeschaltet, d.h. gezielt herbeigeführt wird.

Nach der US-Patentschrift 2 754 233 sollen die Enzyme in Rübenschnitzeln vor der Diffusion inaktiviert werden. Hiezu werden Zuckerrübenschnitzel mittels Luft oder Gas, welche(s) mit Dampf erhitzt und befeuchtet wird, behandelt. In der Patentschrift wird betont, daß es zu keiner Kondensation von Feuchtigkeit kommt und der Zucker in den Rüben nicht verdünnt wird. Ziel des Verfahrens ist eine Verringerung der Nichtzuckerstoffe im Saft und eine Erhöhung der Diffusionskapazität.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, durch Anwendung eines mehrstufigen Verfahrens aus Zuckerrüben einen neuen Rohzucker aus Saccharose und löslichen Saccharosebegleitstoffen in einem Verhältnis, das im wesentlichen dem Verhältnis dieser Stoffe in Zuckerrüben entspricht, Weißzucker und die lagerfähigen Nebenprodukte Melasse und Trockenschnitzel herzustellen. Der neue Rohzucker soll pulverförmig und gut handhabbar sein.

Dieses Ziel wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch verwirklicht, daß aus den Rüben zunächst durch Lösen von Rübeninhaltstoffen im Dampfbianchier-Kondensat ein erster Saft für die Weißzuckerproduktion gewonnen wird, anschließend durch Pressen ein zweiter Saft für die Produktion des neuen Rohzukkers und abschließend durch Pressen oder Extrahieren ein dritter Saft für die Weißzuckerproduktion. Der erste Verfahrensschritt ist notwendig, da Zuckerrüben unerwünschte Bitterstoffe, Geruchstoffe und Enzyme enthalten, die den Geschmack von Rohzucker beeinträchtigen würden. Bei der Produktion von Weißzucker sind diese Stoffe nicht störend, da sie im Rahmen der Saftreinigung mit Kalk und Kohlensäure ausgeschieden werden. Ein wesentlicher Teil dieser Stoffe liegt im ersten gewinnbaren Saft in erhöhter Konzentration vor. Nur der anschließend gewinnbare zweite Saft ist für die Produktion von Rohzukker geeignet. Der nachfolgende dritte Schritt, die Gewinnung eines dritten Saftes, dient der erschöpfenden Zuckergewinnung aus ökonomischen Gründen (optimale Rohstoffnutzung).

Ein vollständiges Verfahrensschema ist in Fig.1 dargestellt. Zuckerrüben oder durch Schalen, Nachköpfen oder gezieltes Zerschneiden gewonnene Teile davon, im folgenden kurz Rüben genannt, werden gewaschen und anschließend vorzugsweise durch Schnitzeln zerkleinert. Die Schnitzel werden sodann in eine vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Blanchiervorrichtung eingebracht und durch direkte Beheizung mit Dampf rasch auf Temperaturen von zirka 70 - 90'C erhitzt. Dabei fällt ein Kondensat an, in welchem sich Rübeninhaltsstoffe zu einem ersten Saft (Saft 1 oder Brühsaft) lösen. Die in diesem Anteil enthaltenen, im Rohzucker unerwünschten Stoffe, wie Saponine, Phenoloxidasen und Geruchsstoffe, werden der klassischen Weißzuckerproduktion zugeführt und im Rahmen der Saftreinigung mit Kalk und Kohlensäure zerstört bzw. ausgeschieden.

Die Blanchierzeit wird zur Inaktivierung der Phenoloxidase so bemessen, daß sich das aus der Blanchiereinrichtung austretende Schnitzelmaterial nicht mehr dunkel färbt. Ab einer Blanchierzeit von 40 sec wird eine Verfärbung nach der Erhitzung verhindert. Bei so kurzen Erhitzungszeiten wird auch erreicht, daß Saccharose und andere wertvolle Rübeninhaltsstoffe (z.B. Vitamine) in hohem Maße erhalten bleiben und eine Invertierung hintangehalten wird, womit die Voraussetzungen zur Herstellung eines hochwertigen Trockenprodukts gegeben sind. 2

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Darüber hinaus wird unter den gewählten Blanchierbedingungen bei Einsatz geschnitzelter Rüben die Struktur die Schnitzel geschont, was für den nachfolgenden Prozeßschritt, die Gewinnung eines Saftes (Saft 2) für die Rohzucker-Produktion, vorteilhaft ist.

Bei dieser zweiten Saftgewinnung soll die Schnitzelstruktur für eine nachgeschaltete dritte Saftgewinnung möglichst erhalten bleiben.

Aus dem Rückstand der zweiten Saftgewinnung wird schließlich ein dritter Saft (Saft 3) gewonnen. Dazu kann entweder ein Preßverfahren nach Zugabe von Wasser eingesetzt werden oder ein herkömmliches Extraktionsverfahren ausgeführt werden. Dabei soll der Restzuckergehalt auf nahezu Null reduziert werden.

Die Säfte 1 und 3 werden vereinigt und einer klassischen Saftreinigung mit Kalk und Kohlensäure unterzogen. Dann wird der Mischsaft aus Saft 1 + Saft 3 eingedickt und durch Kristallisation Weißzucker gewonnen.

Der für die Produktion von Rohzucker gewonnene Saft 2 kann ohne Zusätze eingedickt werden, da die in der Rübe enthaltenen, schaumbildenden Saponine im wesentlichen im Saft 1 enthalten sind. Auch die Neigung zur Bildung von Belägen ist beim Saft 2 sehr vermindert. Dieser Saft wird, vorzugsweise mit Hilfe eines mehrstufigen Verfahrens, zu einem Konzentrat von 67 - 70 % Trockensubstanz eingedickt. Inhaltsstoffe, die während der Eindickung ausfallen werden abgetrennt. Dies erfolgt vorzugsweise durch Separation bei 35 - 45 % Trockensubstanz.

Der gewonnene Sirup kann in Tanks unter Beachtung einschlägiger Dicksaftlagervorschriften zwischengelagert werden.

Der zur Produktion von Rohzucker abgezogene Sirup wird mit Hilfe eines geeigneten Trocknungsverfahrens, wie Vakuumtrocknung, Sprühtrockung oder Gefriertrockung, zu einem Trockenprodukt verarbeitet. Das durch Trocknung erhaltene Endprodukt weist beispielsweise das folgende, typische Analysenergebnis auf (Angaben pro 100 g Produkt):

Trockensubstanz 97,5 g Saccharose 88,6 g Nichtzucker 8,9 g Invertzucker 1.4 g Asche 2.7 g K 840 mg Na 90 mg Ca 20 mg Mg 120 mg Fe 6 mg Zn 1,5 mg Aminosäuren (frei) 270 mg B-Vitamine 1,5 mg

Da es sich bei dem erfindungsgemäßen neuen Rohzucker um ein möglichst naturbelassenes Produkt handelt, geht die variierende Rohstoffzusammensetzung in die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe des Endproduktes ein. Für den neuen Rohzucker typische Bereiche der charakteristischen Inhaltsstoffe können daher wie folgt angegeben werden (Angaben pro 100 g Produkt): 3

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Trockensubstanz 96-99 g Saccharose 84-90 g Nichtzucker 6-15 g Invertzucker 1-3 g Asche 2-3 g K 500-1.000 mg Na 50-150 mg Ca 10-50 mg Mg 50-150 mg Fe 4-10 mg Zn 1-2 mg Aminosäure (frei) 200-400 mg B-Vitamine 1-3 mg

Die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Ausführungsbeispielen wird jeweils von 100 t Rüben ausgegangen und alle Mengenangaben sind auf diese Rübenmenge bezogen. Dadurch fallen die angestrebten Produkte Weißzucker und Spezial-Rohzucker in "% auf Rüben", einem in der Rübenzuckertechnologie gebräuchlichen Wert, an.

Beispiel 1:

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden etwa gleich große Mengen an Weißzucker und Rohzucker erzeugt. 100 t Rüben mit beispielsweise 25,0 % Trockensubstanzgehalt, 18,4 % Zucker und 4,7 % Marksubstanz und einer durchschnittlichen Temperatur von 10 "C werden geschnitzelt und mit Hilfe von Dampf 1 min lang auf 85 *C erhitzt. Dabei fallen 18,89 t Brühsaft mit 16,4 % Trockensubstanzgehalt und 14,1 % Zuckergehalt an; die Reinheit dieses Saftes beträgt 86,4 %. In den blanchierten Schnitzeln verbleiben 21,86 t Trockensubstanz und 15,7 t Zucker. Aus diesen Schnitzeln wird durch Pressung ein zweiter Saft (Saft 2) gewonnen, der 9,74 t an löslicher Trockensubstanz und 8,86 t Zucker enthält. Dieser Saft wird eingedickt. Dabei werden etwa 1 % Schlamm durch Separieren abgetrennt und der Weißzuckerproduktion zugeführt. Der Sirup wird zu Rohzucker getrocknet; dabei fallen 9,9 t Rohzucker an.

Das in diesem Beispiel bei der Produktion von Rohzucker anfallende Preßgut wird mit Hilfe der zum Stand der Technik zählenden Extraktionsverfahren unter Einhaltung eines Extraktionsverlustes von 0,25 t Zucker extrahiert. Der für die Weißzuckerproduktion anfallende Mischsaft (Saft 1 + 3) enthält 10,25 t Trockensubstanz und 9.35 t Zucker. Nach Abtrennung von 0,27 t Nichtzucker durch Saftreinigung mit Kalk und Kohlensäure, Eindickung und Kristallisation werden daraus bei Vorgabe einer Melassreinheit von 62,5 % und einer Melassetrockensubstanz von 80 % eine Menge von 8,3 t Weißzucker und 2,1 t Melasse mit 50 % Zuckergehalt gewonnen. Die extrahierten, gepreßten Schnitzel werden in üblicher Weise entweder als solche oder zusammen mit einem Melassenanteil getrocknet.

Das vollständige Verfahrensschema samt Mengenbilanz ist in Fig.2 dargestellt.

Beispiel 2:

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Saft für die Produktion von Rohzucker durch Pressen gewonnen, jedoch wird eine größere Menge an Weißzucker und eine kleinere Menge an Spezial-Rohzucker erzeugt. 100 t Zuckerüben mit einem durchschnittlichen Gehalt von 25,0 % Trockensubstanzgehalt, 18,4 % Zucker, 4,7 % Marksubstanz und einer durchschnittlichen Temperature von 10 *C werden geschnitzelt und ein Teil davon der Spezial-Rohzuckerproduktion zugeführt, während beim restlichen Anteil die Prozeßstufen Blanchieren und Pressen übersprungen werden. Dadurch fallen im Gegensatz zu Beispiel 1 nur ca. 2,5 t Spezial-Rohzucker je 100 t Rüben an. Frischschnitzel und Preßgut aus der Produktion von Rohzucker (insgesamt 85,54 t) werden unter Einhaltung eines Extraktionsverlustes von 0,25 t Zucker extrahiert und der dabei gewonnene Saft 3 mit dem Saft 1 zu 98,82t Mischsaft (Saft 1 + 3) mit 17,49 t Trockensübstanz und 15,93 t Zucker vereinigt. Nach Abtrennung von 0,47 t Nichtzucker durch Saftreinigung mit Kalk und Kohlensäure, Eindickung und Kristallisation werden daraus bei Vorgabe einer Melassereinheit von 62,5 % und einer Melassetrockensubstanz von 80 % 14,11 t Weißzucker und 1,82t Melasse mit 50 % Zuckergehalt 4

Claims (7)

1. AT 401 776 B gewonnen. Die extrahierten, gepreßten Schnitzel werden wie beim Anwendungsbeispiel 1 entweder als solche oder zusammen mit einem Melasseanteil in üblicher Weise getrocknet. Das vollständige Verfahrensschema samt Mengenbilanz ist in Fig.3 dargestellt. Den in den Figuren 2 und 3 verwendeten Abkürzungen kommen die folgenden Bedeutungen zu: M Gesamtmasse T Trockenmasse z Zuckermasse NZ Nichtzuckermasse TS % TS-Gehalt z % Zuckergehalt MK % Markgehalt Q % Z/Tx 100 Patentansprüche 1. Mehrstufiges Verfahren zur Zuckergewinnung aus Zuckenrrüben, unter Gewinnung eines neuen Rohzuckers, dessen Verhältnis der Inhaltsstoffe im wesentlichen dem Verhältnis dieser Stoffe in Zuckerrüben entspricht, von Weißzucker und der lagerfähigen Nebenprodukte Melasse und Trockenschnitzel, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Rüben zunächst durch Lösen von Rübeninhaltsstoffen im Dampfblanchier-Kondensat ein erster Saft für die Weißzuckerproduktion gewonnen wird, anschießend durch Pressen ein zweiter Saft für die Produktion des neuen Rohzuckers und abschließend durch Pressen oder Extrahieren ein dritter Saft für die Weißzuckerproduktion.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung des ersten Saftes für die Weißzuckerproduktion die Rüben gewaschen und zerkleinert werden und die erhaltenen Schnitzel in einer vorzugsweise kontinuierlich arbeitenden Blanchiervorrichtung durch direkte Beheizung mit Dampf rasch auf etwa 70 bis 90 *C erhitzt werden und der aus Dampfkondensat und Rübeninhaltsstoffen gebildete Saft über Siebe der Weißzuckerproduktion zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blanchierzeit mindestens 40 Sekunden beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Blanchieren anfallenden Schnitzel zur Gewinnung des Saftes für den Spezial-Rohzucker gepreßt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Pressen der blanchierten Schnitzel anfallende Rückstand zu Trockenschnitzeln und zu einem weiteren Saft für die Weißzuckerproduktion verarbeitet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Aufarbeitung des Rückstandes gebildete Saft und der erste Saft gemeinsam als Mischsaft zu Weißzucker und Melasse verarbeitet werden.
7. 7. Nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 6 erhältlicher Rohzucker, gekennzeichnet durch folgende Inhaltsstoffe (Angaben pro 100 g Produkt): 5 AT 401 776 B Trockensubstanz Saccharose Nichtzucker Invertzucker Asche K Na Ca Mg Fe Zn Aminosäure (frei) B-Vitamine 96 - 99 g 84 - 90 g 6- 15g 1 -3g 2 - 3 g 500 - 1.000 mg 50- 150 mg 10 - 50 mg 50- 150 mg 4-10 mg 1 - 2 mg 200 - 400 mg 1 - 3 mg Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 6