DE1136711B

DE1136711B - Process for the direct extraction of betaine from sugar juices

Info

Publication number: DE1136711B
Application number: DES67251A
Authority: DE
Inventors: Pierre Devillers; Jean Dubourg
Original assignee: ILE D ETUDES ET D EXPL DE BREV
Current assignee: ILE D ETUDES ET D EXPL DE BREV
Priority date: 1959-07-09
Filing date: 1960-02-24
Publication date: 1962-09-20

Description

Verfahren zur direkten Extraktion von Betain aus Zuckersäften Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten Extraktion von Betain aus zuckerhaltigen Säften, Schlempe, Melasse, Abwässern der Zuckerextraktion aus Melasse, Destillationsrückständen usw. mit Hilfe von Ionenaustauschern ohne den Umweg über ein Betainsailz als Zwischenprodukt.Process for the direct extraction of betaine from sugar juices The The invention relates to a method for the direct extraction of betaine from sugar-containing Juices, stillage, molasses, waste water from sugar extraction from molasses, distillation residues etc. with the help of ion exchangers without the detour via a betainsailz as an intermediate product.

Es ist bereits bekannt, aus Flüssigkeiten der genannten Arten das Betain durch Adsorption an starken Kationenaustauschern und anschließende Elution mit Ammoniak zu extrahieren. Diese Behandlung ergibt nach der Entfernung des Ammoniaks eine noch verunreinigte Rohlösung (M. D e v i l 1e r s , Mises au point de chimie analytique et d'analyse bromatologique, 6 (1958), S. 5 bis 7).It is already known that from liquids of the types mentioned Betaine through adsorption on strong cation exchangers and subsequent elution to extract with ammonia. This treatment results in the removal of the ammonia a still contaminated raw solution (M. D e v i l 1e r s, Mises au point de chimie analytique et d'analysis bromatologique, 6 (1958), pp. 5 to 7).

Die Erfindung hat das Ziel, aus dieser Lösung direkt das in ihr enthaltene Betain zu gewinnen.The aim of the invention is to obtain the contained therein directly from this solution Win betaine.

Nach der Erfindung werden die letzten Fraktionen des ammoniakalischen Eluats eines Zyklus zu Beginn der Elution eines folgenden Zyklus wieder auf den Kationenaustauscher gegeben. Die so erhaltene Betainlösung reinigt man dadurch, daß man sie nacheinander durch einen starken Anionenaustauscher und einen schwachen Kationenaustauscher hindurchgibt, das letzte Effluat konzentriert und das auf diese Weise direkt in Form der Base und nicht in Form des Salzes erhaltene Betain kristallisiert.According to the invention, the last fractions of the ammoniacal Eluate of one cycle at the beginning of the elution of a following cycle Given cation exchanger. The betaine solution obtained in this way is cleaned by that they are successively replaced by a strong anion exchanger and a weak one Cation exchanger passes through, concentrates the last effluate and that on this Way, betaine obtained directly in the form of the base and not in the form of the salt crystallizes.

Die Zurückführung der Lösung auf den Kationenaustauscher hat den Zweck, eine übermäßige Verdünnung dieser Lösung zu vermeiden. Sie ist dann hinreichend stark mit Betain angereichert, wenn sie durch die Anionen- und Kationenaustauscher hindurchgeleitet wird. Der starke Anionenaustauscher fängt die Aminosäuren auf. Der schwache Kationenaustauscher hält das Ammoniak oder Basen, wie Kalk, zurück. Auf diese Weise wird das hydratisierte Betain in einer Menge von 9011/o der in dem behandelten Saft enthaltenen Menge gewonnen.The purpose of returning the solution to the cation exchanger is to avoid over-diluting this solution. It is then sufficient heavily enriched with betaine when it is passed through the anion and cation exchangers is passed through. The strong anion exchanger catches the amino acids. The weak cation exchanger holds back the ammonia or bases such as lime. In this way, the hydrated betaine in an amount of 9011 / o that in the the amount contained in the treated juice.

Die praktische Durchführung des Verfahrens wird im nachstehenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Diese veranschaulicht sowohl die benutzte Anlage als auch die Ausführungsform des Verfahrens.The practical implementation of the procedure is set out below Hand of the drawing described in more detail. This illustrates both the used Plant as well as the embodiment of the method.

Die Anlage umfaßt im wesentlichen drei Ionenaustauscher A, B und C. Der Austauscher A ist ein starker Kationenaustauscher, beispielsweise auf der Basis von sulfoniertem Polystyrol, insbesondere von Permutit C 50 (Handelsname). Er wird bei 1 mit dem zu verarbeitenden Saft beschickt, der nach Abtrennung der Kationen bei 2 abgezogen wird. Zwei Behälter 3 und 4 nehmen die ämnioniakalische Waschlösung auf, die mehr oder weniger mit zurückgeleitetem Betain beladen ist; in den Behälter 3 wird ferner eine reine Ammoniaklösung 0 eingeführt, um Ammoniakverluste auszugleichen. 5 und 6 sind Säurezu- und -ableitungen für die Regenerierung des Austauschers.The plant essentially comprises three ion exchangers A, B and C. Exchanger A is a strong cation exchanger, for example based on sulfonated polystyrene, in particular Permutit C 50 (trade name). At 1 it is charged with the juice to be processed, which is drawn off at 2 after the cations have been separated off. Two containers 3 and 4 hold the amniotic washing solution, which is more or less loaded with returned betaine; A pure ammonia solution 0 is also introduced into the container 3 in order to compensate for ammonia losses. 5 and 6 are acid supply and discharge lines for the regeneration of the exchanger.

Auf den Austauscher A folgt einVerdampfer 7 mit einem Kondensator 8 und einer Vorlage 9. Bei 10 ist eine Kalkscheidepfanne mit einem Rührer 11 und einer Zuleitung 12 für Kohlendioxydgas vorgesehen. Die Kalkzuführung ist bei 13 angedeutet. Am Boden der Scheidepfanne 10 ist eine Förderpumpe 14 angeordnet, die den Saft durch das Filter 15 in die Leitung 16 drückt. Die Leitung 16 führt zu den Ionenaustauschern Bund C.The exchanger A is followed by an evaporator 7 with a condenser 8 and a receiver 9. At 10 , a lime separating pan with a stirrer 11 and a feed line 12 for carbon dioxide gas is provided. The supply of lime is indicated at 13. A feed pump 14 is arranged at the bottom of the separating pan 10 and pushes the juice through the filter 15 into the line 16. The line 16 leads to the ion exchangers Bund C.

Der Austauscher B ist ein starker Anionenaustauscher; er enthält beispielsweise Amberlite IRA 401 oder 402 (Handelsname). Bei 17 und 18 sind Zu- und Ablauf der Regenerierungsflüssigkeit, gewöhnlich Natronlauge, angedeutet.The exchanger B is a strong anion exchanger; it contains, for example Amberlite IRA 401 or 402 (trade name). At 17 and 18 are inflow and outflow of Regeneration liquid, usually caustic soda, indicated.

Der Austauscher C ist ein schwacher Kationenaustauscher, beispielsweise mit Amberlite IRC 50 (Handelsname) als Austauschermaterial. Zu- und Ablauf der Regenerierungsflüssigkeit, im allgemeinen Salzsäure, sind bei 19 und 20 angedeutet. Eine Abzweigung der Leitungen 17, 18 der Natronlauge dient zur Versorgung des Austauschers C.The exchanger C is a weak cation exchanger, for example with Amberlite IRC 50 (trade name) as exchange material. Inlet and outlet of the regeneration liquid, generally hydrochloric acid, are indicated at 19 and 20. A branch of the lines 17, 18 of the caustic soda is used to supply exchanger C.

In der Zeichnung ist nur ein Paar Ionenaustauscher B und C dargestellt, es versteht sich jedoch, daß man auch zwei oder mehr Paare solcher Austauscher in Serie geschaltet verwenden kann. An den Austauscher C schließen sich an: der Verdampfer 21, der zur Konzentrierung der Betainlösung dient, der Kristallisator 22, das Abkühlgefäß 23 und der Trockner 24.Only one pair of ion exchangers B and C is shown in the drawing, it goes without saying, however, that two or more pairs of such exchangers can also be used in Can use series switched. Connect to exchanger C. to: the evaporator 21, which is used to concentrate the betaine solution, the crystallizer 22, the cooling vessel 23 and the dryer 24.

Die zu behandelnde Flüssigkeit durchläuft den Austauscher A, indem sie den Leitungen 1 und 2 folgt. Sie verliert in A verschiedene Bestandteile, unter anderem ihren gesamten Betaingehalt. Das Betgin wird durch Auswaschen mit ammoniakalischen Lösungen aus den Behältern 3 und 4 gewonnen. Das am Ausgang des Austauschers A anfallende Bluat wird in vier Fraktionen eingeteilt: Die erste, sehr unreine, praktisch unbrauchbare Fraktion wird über die Leitung a entfernt.The liquid to be treated passes through exchanger A by following lines 1 and 2. It loses various components in A, including all of its betaine content. The Betgin is obtained from containers 3 and 4 by washing with ammoniacal solutions. The bluate obtained at the outlet of exchanger A is divided into four fractions: The first, very impure, practically unusable fraction is removed via line a.

Die zweite Fraktion entspricht etwa einem Drittel des Eluats und besteht aus einer ammoniakalischen Betainlösung; sie wird über die Leitung b abgezogen und in den Verdampfer 7 geschickt.The second fraction corresponds to about one third of the eluate and exists from an ammoniacal betaine solution; it is withdrawn via line b and sent to the evaporator 7.

Die dritte Fraktion enthält Betgin und Ammoniak; sie wird über die Leitung c zum Behälter 4 zurückgeleitet, um von neuem durchgesetzt zu werden.The third fraction contains betgin and ammonia; she is about the Line c returned to container 4 to be enforced again.

Die vierte Fraktion enthält wenig Betgin und viel Ammoniak; sie wird über die Leitung d zum Behälter 3 zurückgeführt, um ebenfalls von neuem durchgesetzt zu werden.The fourth fraction contains little betgin and a lot of ammonia; she will returned via line d to container 3 to also be enforced again to become.

Dadurch, daß die Fraktion c nochmals durchgesetzt wird, ist es möglich, eine stärker konzentrierte Fraktion b und dementsprechend eine bessere Extraktion des Betgins zu erzielen.The fact that fraction c is enforced again makes it possible to a more concentrated fraction b and, accordingly, a better extraction of the betgin.

Sobald die Auswaschung beendet ist, wird der Kationenaustauscher A regeneriert, indem man über die Leitungen 5 und 6 Schwefelsäure oder Salzsäure durchläufen läßt, auflockert und spült.As soon as the washout has ended, the cation exchanger A regenerated by flowing sulfuric acid or hydrochloric acid through lines 5 and 6 leaves, loosens and flushes.

Die Fraktion b wird in dem Verdampfer 7 von ihrem Ammoniakgehalt befreit. Das verdampfte Ammoniak wird in 8 kondensiert und in der Vorlage 9 aufgefangen, um in den Behälter 3 zurückgeschickt zu werden. Das so erhaltene Konzentrat wird kochend in den Behälter 10 geleitet und dort mit gebranntem Kalk versetzt. Mit Kohlensäuregas, das durch 12 eingespeist wird, wird anschließend carbonatisiert. Die Lösung soll möglichst eine Alkalität von 1,5 g Ca 0 pro Liter erhalten.Fraction b is freed from its ammonia content in the evaporator 7. The evaporated ammonia is condensed in 8 and collected in the receiver 9, to be returned to container 3. The concentrate thus obtained is passed boiling into the container 10 and added quick lime there. With carbonic acid gas, that is fed through 12 is then carbonated. The solution should If possible, get an alkalinity of 1.5 g Ca 0 per liter.

Nach dem Filtrieren bei 15 wird das Filtrat durch die Leitung 16 in den starken Anionenaustauscher B geschickt, der die Aminosäuren zurückhält. Es passiert dann den schwachen Kationenaustauscher, der den Kalk und das restliche Ammoniak zurückhält. Nunmehr liegt ein gereinigtes, praktisch farbloses Produkt vor, das nur noch das Betgin enthält; dieses wird in der Konzentrierungsvorrichtung 21 gewonnen.After filtering at 15, the filtrate is passed through line 16 in sent the strong anion exchanger B, which holds back the amino acids. It happens then the weak cation exchanger, which contains the lime and the remaining ammonia holding back. There is now a purified, practically colorless product that only contains the Betgin; this is obtained in the concentrating device 21.

Nach einer gewissen Betriebszeit werden die Ionenaustauscher B und C regeneriert; der Austauscher B mit Hilfe von Natronlauge über die Leitungen 17 und 18, der Austauscher C mit Hilfe von Salzsäure. Das in ihnen enthaltene Harz wird dann durch Auflockern und Waschen für einen neuen Zyklus vorbereitet.After a certain operating time, the ion exchangers B and C regenerates; the exchanger B with the help of caustic soda via the lines 17 and 18, exchanger C with the aid of hydrochloric acid. The resin they contain is then prepared for a new cycle by loosening and washing.

Die bei 21 konzentrierte Lösung wird dann bei 22 zur Kristallisation gebracht. Das kristallisierte Produkt wird in einen Kneter 23 gegeben und dann bei 24 gegebenenfalls unter Klären getrocknet. Bei 25 entnimmt man das reine kristallisierte Betgin. Die Mutterlaugen und Waschwässer werden bei 26 abgezogen und über die Leitung 16 in den Kreislauf zurückgeleitet.The solution concentrated at 21 then becomes crystallization at 22 brought. The crystallized product is placed in a kneader 23 and then at 24 dried with clarification if necessary. At 25 you take out the pure crystallized Betgin. The mother liquors and wash waters are withdrawn at 26 and via the line 16 returned to the cycle.

Die im vorstehenden beschriebene Ausführung eignet sich gut zur Behandlung von Rückständen der Melassedestillation. Sie läßt sich auch unter Verwendung der entsprechenden notwendigen Hilfsmittel auf Säfte oder Melassen anwenden; so kann in gewissen Fällen die Reinigung mit Kalk und die Carbonatbildung wegfallen.The embodiment described above is well suited for treatment of residues from molasses distillation. You can also use the apply the appropriate necessary aids to juices or molasses; so can In certain cases, cleaning with lime and carbonate formation are no longer necessary.

Das Verfahrgn der Erfindung wird im nachfolgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert: Beispiel Eine Lösung aus 1 t Wein-Destillationsrückstand und 40 hl Wasser wird durch den Kationenaustauscher A geleitet, der 30 hl Permutit C 50 (Handelsname) enthält. Die Durchlaufzeit dieser Lösung und des Spülwassers. beträgt 1 Stunde und 40Minuten.The method of the invention is described below using an exemplary embodiment explained: Example A solution of 1 t wine distillation residue and 40 hl water is passed through the cation exchanger A, the 30 hl Permutit C 50 (trade name) contains. The flow time of this solution and the rinse water. is 1 hour and 40 minutes.

Die Flluierung des Betgins erfolgt in mehreren Phasen. Eine erste Eluierung mit 640 1 Ammoniak und 12 hl Wasser führt in 1 Stunde und 40 Minuten zu den folgenden Fraktionen: 1. 16 hl praktisch unbrauchbare Flüssigkeit, die verworfen wird; 2. 16 hl ammoniakalische Betainlösung, die konzentriert wird; 3. 8 hl ammoniakalische Betainiösung, die zurückgeleitet und von neuem durchgesetzt wird; 4. 8 hl einer Lösung von viel Ammoniak und wenig Betgin, die ebenfalls zurückgeleitet und von neuem durchgesetzt wird; 5. 15 hl einer unbrauchbaren Flüssigkeit, die verworfen wird.The betgin is flooded in several phases. A first Elution with 640 l ammonia and 12 hl water leads to in 1 hour and 40 minutes the following fractions: 1. 16 hl practically unusable liquid, which is discarded will; 2. 16 hl ammoniacal betaine solution, which is concentrated; 3. 8 hl ammoniacal Betaine solution that is recirculated and re-enforced; 4. 8 hl one Solution of a lot of ammonia and a little betgin, which are also returned and from is enforced again; 5. 15 hl of an unusable liquid that is discarded will.

Im Laufe der folgenden Eluierungen leitet man zuerst die Fraktion 3 zurück, um die Eluierung einzuleiten. Dann gibt man zu 8 hl der Fraktion 4 3 hl reines Ammoniak und 4 hl kondensiertes Wasser hinzu.In the course of the following elutions, the fraction is passed first 3 back to initiate the elution. Then add 3 hl to 8 hl of fraction 4 Add pure ammonia and 4 hl of condensed water.

Man erhält dann die gleichen Fraktionen wie zuvor. Wie gesagt, erhält man als Fraktion 2, und zwar aus der Leitung b, 16 hl ammoniakalische Betainlösung. Diese Lösung wird im Verdampfer 7 bis auf 8 hl eingeengt, wobei durch die Leitung 9 4 hl Ammoniak abgezogen und zum Behälter 3 zurückgeleitet werden.The same fractions are then obtained as before. As I said, received as fraction 2, from line b, 16 hl ammoniacal betaine solution. This solution is concentrated in the evaporator 7 down to 8 hl, whereby through the line 9 4 hl ammonia are drawn off and returned to container 3.

Nach der Reinigung mit gebranntem Kalk und Kohlensäure wird die Lösung, deren Volumen 8 hl beträgt, durch den Austauscher B geleitet, der 10 hl Amberlite IRA 402 (Handelsname) enthält, und anschließend durch den Austauscher C, der 1 hl Amberlite IRC 50 (Handelsname) enthält. Die Durchlaufzeit beträgt 3 Stunden. Man erhält 22 hl einer verdünnten Lösung von reinem Betgin. Die Regenierung des Austausehers B erfordert 100 kg Natriumhyd'roxyd in Form einer 101/eigen Lösung. Zur Regenierung des Austauschers C werden 401 Salzsäure oder 20 kg Schwefelsäure benötigt. Die verdünnte Betainlösung (22 hl), die den Austauscher C verläßt, wird bei 21 zu einem Sirup eingedampft; ihr Volumen beträgt dann etwa 1,5 hl. Dieser Sirup wird anschließend ähnlich wie das Produkt einer Zuckerfabrik weiterbehandelt und zur Kristallisation gebracht. Man erhält schließlich 90 kg kristallisiertes Betgin.After cleaning with quick lime and carbon dioxide, the solution, whose volume is 8 hl, passed through exchanger B, the 10 hl Amberlite IRA 402 (trade name) contains, and then through the exchanger C, the 1 hl Amberlite IRC 50 (trade name) contains. The lead time is 3 hours. Man receives 22 hl of a dilute solution of pure Betgin. The regeneration of the exchanger B requires 100 kg of sodium hydroxide in the form of a 101% solution. For regeneration of exchanger C, 401 hydrochloric acid or 20 kg sulfuric acid are required. The diluted Betaine solution (22 hl) leaving exchanger C becomes a syrup at 21 evaporated; their volume is then about 1.5 hl. This syrup is then used Similar to the product of a sugar factory, further treated and crystallized brought. Finally, 90 kg of crystallized betgin are obtained.

In gleicher Weise und mit den gleichen Mengen an Zusatzstoffen, Wasser, Ammoniak, Säure, Natronlauge, lassen sich 2 t Melasse behandeln.In the same way and with the same amounts of additives, water, Ammonia, acid, caustic soda, 2 tons of molasses can be treated.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method of direct extraction from Betgin Sugar juices from stills, molasses, waste water from sugar extraction from molasses, Distillation residues etc. by adsorption of the cation constituents, in particular the betaine, by means of a strong cation exchanger and subsequent elution of the betaine with ammonia and distilling off the ammonia to obtain a betaine solution, characterized in that that you get the last fractions of the ammoniacal eluate of a cycle at the beginning the elution of a following cycle gives back to the cation exchanger that Betaine solution for cleaning gradually through a strong anion exchanger and sends it through a weak cation exchanger, concentrating the effluate from it and the betaine thus obtained immediately as a base crystallizes.

2. Procedure according to Claim 1, characterized in that the impure betaine solution before passing of the anion exchanger with quick lime and then treated with carbon dioxide.