DE1246630B - Verfahren zur Aufbereitung von zuckerhaltigen Pflanzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Aufbereitung von zuckerhaltigen Pflanzen Für die Gewinnung von Zucker aus zuckerhaltigen Pflanzen, wie Zuckerrohr, Zuckerrüben, Trauben, Datteln u. ä., sind bereits die verschiedensten Verfahren bekannt. Bei allen konventionellen Verfahren wird die Aufbereitung in irgendeiner Form mittels Wärmeeinwirkung durchgeführt. Die Hauptnachteile dieser Verfahren liegen einmal in dem hohen Energiebedarf, zum anderen in den erheblichen Investitionskosten und schließlich in der auftretenden Karamellierung der zurückbleibenden Melasse sowie des anfallenden Rohzuckers, der durch eine geeignete Nachbehandlung erst marktfertig gemacht werden muß. Ein weiterer ausschlaggebender Nachteil dieser konventionellen Verfahren ist die relativ geringe Ausbeute. Bei diesen bekannten Verfahren, bei denen das Gut zerpreßt und die Bagasse aufgemaischt wird, liegt die Zuckerausbeute auf etwas über 80 %, d. h. bei einem durch Analyse festgestellten Zuckergehalt von 12 0/0 liegt die Ausbeute auf etwa 9,8 %. Der Energiebedarf liegt hierbei auf rund 4,7 Kilowattstunden je Kilogramm Zucker.
• Dieser relativ geringe Anfall liegt, wie festgestellt werden konnte, daran, daß bei der mechanischen Aufbereitung die den Zuckersaft enthaltenden Zellen nicht vollständig aufgeschlossen werden. Es wurden daher neuerdings Verfahren angewandt, durch die die Zuckerausbeute nicht unwesentlich verbessert werden konnte, und zwar hauptsächlich dadurch, daß bei dem mechanisch zerkleinerten Gut die noch verbleibenden geschlossenen Zellen aufgesprengt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Zellen in einem Behälter unter einen Dampfdruck von etwa 60 bis 65 atü gesetzt werden, und durch eine Düse in einen drucklosen Behälter gegen eine Prallplatte geschossen werden (USA.-Patentschriften 2 807 560 und 2 873 220). Hierdurch gelingt es, die Zuckerausbeute auf rund 90 % zu erhöhen und den Energieverbrauch erheblich herabzusetzen. Insofern wird durch dieses moderne Verfahren bereits ein wesentlicher Fortschritt gegenüber den alten konventionellen Verfahren erzielt, ohne jedoch ein Optimum zu erreichen. Es wurde zwar schon vorgeschlagen, dieses Verfahren noch zu verbessern, indem eine Mehrzahl von Druckbehältern stufenweise aufgeladen wird, so daß das Sprengverfahren im kontinuierlichen Kreislauf durchgeführt werden kann, wobei statt Dampf Druckluft benutzt wird. Die Vorteile dieses Kalt-Verfahrens im Kreislauf liegen auf der Hand, da die infolge Karamellierung notwendige Nachbehandlung wegfällt. Die prozentuale Ausbeute und der Energiebedarf wird hierbei nur geringfügig verbessert. Andererseits werden die Investitionskosten für eine Aufbereitungsanlage nicht herabgesetzt, insbesondere wenn noch eine gesonderte Nachbehandlung durch Ozonierung erfolgt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Verfahren, bei dem das mechanisch zerkleinerte Gut stufenweise auf einen Innendruck von mindestens 60 bis 65 atü aufgeladen und dann die noch geschlossenen Zellen durch plötzliche Entspannung zum Platzen gebracht werden, wesentlich zu vereinfachen, und bei erheblich vergrößertem Wirkungsgrad der elektrischen Energie die Investitionskosten für eine Anlage auf einen Bruchteil des bisherigen Aufwandes zu senken.
• Es ist bereits bekannt (deutsches Patent 813 140), bei der Entsaftung von Zuckersaftzellen Ultraschallwellen zu verwenden. Es ist aber nicht möglich, mit Ultraschallwellen die Zellen auf einen Druck von 60 bis 65 atü aufzuladen. Dieses Verfahren hat daher in die Praxis keinen Eingang gefunden und ist nicht dazu geeignet, die gestellte Erfindungsaufgabe zu lösen.
• Diese wird vielmehr dadurch gelöst, daß dem in üblicher Weise zerkleinerten, breiigen Gut je nach Zähigkeitsgrad nur soviel Wasser zugesetzt wird, daß der pH-Wert des Gemenges von 7 abweicht, und dieses Gemenge sodann in stetigem Fluß durch ein geschlossenes Rohr transportiert wird, in welchem es einer dosierten Menge von vorzugsweise durch Flüssigkeitsfunken ausgelösten Ultraschallstößen ausgesetzt und gleichzeitig durch das bei der Funkenentladung entstehende Ozon keimfrei gemacht wird, wonach der Saft in einem drucklosen Behälter entspannt wird.
• Der hierdurch anfallende Saft wird sodann in bekannter Weise zu marktfertigem Zucker weiterverarbeitet.
• Bei diesem Verfahren nach der Erfindung besteht die Sprengapparatur vorzugsweise aus einem Plastikrohr, in das die breiige Masse in an sich bekannter Weise mittels einer Schnecke hinein und durch eine zweite Schnecke wieder heraustransportiert wird, so daß das Rohr ein Gefäß darstellt, das auf beiden Seiten durch einen Pfropfen des geförderten Gutes geschlossen ist. In diesem Rohr werden die Ultraschallstöße durch Flüssigkeitsfunken ausgelöst. Die Schallstoßleistung kann dabei durch Veränderung der Funkenintensität oder der Funkenfrequenz, am einfachsten aber mittels Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit des Rohsaftes, beliebig dimensioniert werden. Die Ausbildung und Anwendung von derartigen Flüssigkeitsfunken ist beispielsweise bei der Entkeimung von Saatgut und bei der Reinigung von Melkanlagen sowie auch bei der Kaltsterilisierung von Milch bekannt (deutsches Patent 1037 830). Wenn auch nach der vorliegenden Erfindung technisch gleichartige Flüssigkeitsfunken benutzt werden, so werden sie doch in ihrer Wirkung anders genutzt. Es kommt hier nicht darauf an, lebende Zellen durch Druck von 1000 und mehr atü mit Sicherheit zu zerstören, sondern darauf, daß durch die genau dosierten Ultraschallstöße die einzelnen mit Zuckersaft gefüllten Zellen nach und nach auf einen genau vorgeschriebenen Druck von 60 bis 65 atü aufgeladen werden. Bei diesem Druck werden die Zellen aber nicht zerstört. Bei der langsamen Drucksteigerung nimmt infolge Porosität der Zellenhäute die Zelle einen inneren Druck an, der gleich dem äußeren Druck ist. Die Zelle besitzt daher nach Beendigung der Funkenentladungen einen Innendruck von ebenfalls 60 bis 65 atü. In diesem Zustand werden nun die Zellen durch Ausstoß aus dem geschlossenen Gefäß plötzlich auf 0 atü expandiert. Hierbei platzen die Zellen explosionsartig durch den hohen inneren Überdruck und spritzen dabei den gesamten in ihnen enthaltenen Saft aus der geöffneten Zellenwand heraus.
• Es sei noch bemerkt, daß schon bei einem einzigen Funken von 4 Wattsekunden in einer Entfernung von 10 cm eine Druckspitze von etwa 50 atü erzielt werden kann. Hierbei wird ausschließlich eine positive Druckwelle erzeugt. Die Stoßwirkung eines solchen Funkens kann zwar durch entsprechende Bemessung von Induktivität und Kapazität so gesteigert werden, daß sich in dem Gefäß eine Druckwelle von mehreren tausend atü erreichen läßt. Derartige Druckwellen sind, wie vorstehend erläutert, im vorliegenden Fall nicht brauchbar. Zweckmäßig ist es, eine ausreichende Frequenz kleinerer Funken mit einer Druckwelle von beispielsweise 50 atü in der durch den Rohrdurchmesser gegebenen Entfernung zu entladen, da die Wirkung dieser Schallstöße streng additiv ist. Die Frequenz derartiger Funken läßt sich daher ohne Schwierigkeiten so einrichten, daß die noch geschlossenen Zellen des durchtransportierten Gutes durch die Vielzahl der relativ schwachen Funken mit Sicherheit auf den erforderlichen Innendruck aufgeladen werden. Um die Wirkung dieser Schallstöße auf die Gefäßwandung zu eliminieren, ist die Verwendung eines Plastikrohres mit entsprechender Elastizität ausreichend. Selbst bei einer Frequenz von 100 Funken pro Sekunde der angegebenen Art ist nur eine Leistung von etwa 500 Watt zu investieren. Da sich diese elektrische Energie annähernd verlustfrei in Druckstöße umsetzt, wird bei der vorbeschriebenen Sprengung der Zellen ein wohl nicht mehr zu übertreffender Wirkungsgrad erreicht. Überdies bedingt das Verfahren nach der Erfindung eine außerordentlich einfache mechanische Anlage, deren Gestehungskosten nur einen Bruchteil der bisher üblichen Anlagen ausmachen.
• Dazu kommt noch, daß eine zusätzliche Ozonierungsanlage völlig fortfällt, da bei den Funkenentladungen so viel Ozon gebildet wird, daß es für die Entkeimung des Gutes völlig ausreicht. Es könnte hier eingewendet werden, daß das zerstäubte Elektrodenmetall das Gut nachteilig beeinflußt. Dies ist jedoch nicht der Fall, da für die Elektroden ohne weiteres Eisen verwendet werden kann, und dieses für den lebenden Organismus unschädlich ist. Im übrigen werden bei der üblichen Weiterbehandlung des Saftes alle Salze und Metalle sowieso ausgefällt.
• Der technische Fortschritt, der durch dieses neue Verfahren erzielt wird, besteht im wesentlichen darin, daß das Ergebnis der bekannten Verfahren in etwa einem Viertel der Zeit erreicht wird, und zwar ohne Anwendung von Wärme, und daß außerdem die Investitionskosten gesenkt werden, da trotz der Leistungssteigerung gegenüber einem Druckkessel von etwa 1 m3 Inhalt bei den bekannten Anlagen nur ein Plastikrohr von 0,03 m3 Inhalt erforderlich ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Aufbereitung von zuckerhaltigen Pflanzen, bei dem das Gut zunächst zerkleinert, dann auf einen Innendruck von mindestens 60 bis 65 atü aufgeladen, die noch geschlossenen Zellen durch Sprengwirkung aufgeschlossen und der entstandene Rohsaft ozonisiert und anschließend weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem zerkleinerten Gut je nach Zähigkeitsgrad nur so viel Wasser zugesetzt wird, daß der pH-Wert des Gemenges von 7 abweicht, und dieses Gemenge sodann in stetigem Fluß durch ein Rohr transportiert wird, in welchem es einer dosierten Menge von vorzugsweise durch Flüssigkeitsfunken ausgelösten Ultraschallstößen ausgesetzt und gleichzeitig durch das bei der Funkenentladung entstehende Ozon keimfrei gemacht wird, wonach der Saft in einem drucklosen Behälter entspannt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanisch aufbereitete Gut in an sich bekannter Weise mittels einer Schnecke in einem Plastikrohr transportiert wird, in welchem die Ultraschallstöße ausgelöst werden, und aus dem es durch eine zweite Schnecke wieder heraustransportiert wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallstoßleistung durch die Durchlaufgeschwindigkeit des Rohsaftes beeinflußt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 813 140; deutsche Auslegeschrift Nr. 1037 830; B e r g m a n n, L., »Der Ultraschall«, 6. Auflage, 1954, S.46.