DE19535017C1

DE19535017C1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Impfkristallen

Info

Publication number: DE19535017C1
Application number: DE19535017A
Authority: DE
Inventors: Hansrudolf Brunner; Kurt Geckert
Original assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Current assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2015-09-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Impfkristallen (Kri stallfuß 1) im Kühlungskristallisationsverfahren.

Die EP 0 436 763 B1 offenbart ein Verfahren zur kontinuierli chen Herstellung von Kristall-Magma. Gemäß der Beschreibung wird einer konditionierten Lösung (Übersättigung 1,01-1,15) eine Zuckersuspension ("Slurry") zugeführt und in einer Küh lungskristallisationsstufe unter Einhaltung eines Temperatur gradienten zur Einstellung des vorgenannten Übersättigungs bereiches gekühlt. Dabei wachsen die mit der "Slurry" der Lö sung zugeführten Zuckerpartikel je nach Reinheit der Lösung bei einer Chargendauer von 2 bis 3 Stunden auf eine mittlere Größe von 0,1-0,15 mm. Dieses Magma wird dann mit einer Temperatur von 25-40°C einem kontinuierlich arbeitenden Konzentrator zugeführt. Es schließt sich ein mehrstufiger Verdampfungskristallisator an, der ein Kristallgrößenspektrum erzeugt, das vor Weiterverwendung in einer kontinuierlichen Verdampfungskristallisation für die Erzeugung von Produkt zucker vorzugsweise klassiert wird.

Die Herstellung der genannten "Slurry" erfolgt durch Mahlen von Kristallzucker mit Isopropanol in Kugelmühlen. In einem Liter "Slurry" sind ca. 325 g Zucker enthalten. Das Impfen der hoch konzentrierten Zuckerlösung erfolgt in der Praxis mit einer "Slurry"-Glycerin-Suspension. Der Bedarf an Isopropanol und Gly cerin liegt in der Praxis bei etwa 0,09 kg/t Weißzucker. Der Bedarf an Kristallfuß 1-Kühlungskristallisat beträgt ca. 0,033 t/t Zucker zum Silo.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erzeugung eines gleichmäßigen, aggloineratarmen Kristallfuß 1-Kristallisats ein weniger aufwendiges Verfahren zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Impfkristallen (Kristallfuß l) durch folgende verfahrensschritte gelöst:

a) Eine hochkonzentrierte, kristallfreie, mengengeregelt zu geführte Zuckerlösung wird geregelt gekühlt, bis eine Übersättigung im intermediären Bereich von 1,2 vor liegt;
b) in die übersättigte Zuckerlösung wird mengengeregelt Luft eingeblasen, wobei ein kleinerer Luftanteil zur Schock impfung und der größere Luftanteil zur Vermeidung von Inkrustationen beim nachfolgenden Mischprozeß dient;
c) die mit Luft beaufschlagte Zuckerlösung durchläuft eine Intensiv-Mischstrecke und wird zuvor, dabei oder an schließend weiter gekühlt auf eine Temperatur von 25- 40°C;
d) das Luft-/Kristall/Sirupgemisch wird einer geregelt ge kühlten und gerührten Kühlungskristallisation unterwor fen, wobei die nichtemulgierte Luft vom erzeugten Kri stallisat abgeschieden und das Kristallisat stabilisiert und vergleichmäßigt werden.

Ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

a) ein erster Kühler zur geregelten Kühlung einer hochkon zentrierten, kristallfreien Zuckerlösung;
b) ein oder mehrere, dem ersten Kühler nachgeschaltete In tensivmischer;
c) ein dem Intensivmischer vor- oder nachgeschalteter oder mit ihm integrierter zweiter Kühler zur weiteren Herab kühlung der Zuckerlösung;
d) ein in die Zuckerlösung-Zufuhrleitung zum Intensivmischer geschalteter Druckluftanschluß zum mengengeregelten Ein blasen von Druckluft in die Zuckerlösung;
e) ein dem Intensivmischer bzw. zweiten Kühler nachgeschal teter, geregelt gekühlter und gerührter Kühlungskristal lisator mit einer Abluftleitung für die nichtemulgierte Luft.

Bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung gemäß der Erfindung entfällt somit die Herstellung der "Slurry" ersatzlos. Isopro panol und Glycerin werden somit nicht mehr benötigt; hier durch ergeben sich nennenswerte Kosteneinsparungen. Durch den Wegfall der separaten "Slurry"-Herstellung ergibt sich überdies eine erhebliche apparative Vereinfachung.

Die zugeführte Zuckerlösung sollte eine Reinheit von 77-96% (77-96% Zucker der Trockensubstanz), einen Trockensubstanzgehalt von 76-85% sowie eine Temperatur von 80-90°C aufweisen. Die Übersättigung der Zuckerlösung im intermediären Bereich liegt vorzugsweise zwischen 1, 2 und 1, 3 und sollte vor den Intensivmischern über 1, 2 liegen, woraus sich eine Temperatur von unter 50°C ergibt. Die Endkühlung nach den Intensivmi schern sollte auf <40°C erfolgen, wobei hier die Kühlwasser eintrittstemperatur vorzugsweise etwa 18°C betragen kann.

Die Beimischung der Druckluft sollte im Volumen-Verhältnis von mindestens 2 : 1 erfolgen (zweifaches Sirupvolumen). Vor der Beimischung der Druckluft sollte der Sirup auf 50°C ge kühlt werden.

Das Sirup-Luftgemisch wird in den Kühlungskristallisator ge pumpt und in diesem auf ca. 30°C gekühlt. Bei einem Trocken gehalt des Muttersirups von 70,9% ergab sich in Versuchen der Kristallgehalt des so erzeugten Kühlungskristallisates zu 19,2%.

Wesentlich für den reibungslosen Ablauf des Verfahrens ist die Einstellung des richtigen Verhältnisses der eingeblasenen Luft zur Sirupmenge. In Versuchen wurde festgestellt, daß ein im Verhältnis zum Sirupvolumen etwa verdoppeltes Luftvolumen zu den besten Ergebnissen führt. Ist der zugeführte Luftan teil gegenüber der Sirupmenge zu gering, bilden sich nach einer mehr oder weniger kurzen Zeit in der Intensiv-Misch strecke Inkrustationen, die zu Unregelmäßigkeiten im Verfah rensablauf und letztlich zum Verfahrensstillstand führen.

Das aus den Intensivmischern austretende gekühlte Sirup/Kri stall/Luftgemisch wird vorzugsweise oberhalb des Niveaus in den Kühlungskristallisator gepumpt, wobei sich Luft von dem Sirup/Kristallgemisch trennt und über ein Belüftungsventil entweicht. Das Magma im Kühlungskristallisator wird auf kon stant 30°C geregelt und auf entsprechendem Niveau gehalten, indem kontinuierlich oder über Zweipunktschaltung das Magma zu einem Vorratsbehälter für Kühlungskristallisat geführt wird. Die Übersättigung des Muttersirups im Kühlungskristal lisator stellt sich dabei auf 1,02 ein.

In den Fig. 1 und 2 ist eine als Beispiel dienende Ausführungs form der Erfindung als Schaltung dargestellt.

Eine hochkonzentrierte, kristallfreie Zuckerlösung 1 mit ei ner Ausgangstemperatur von 80-90°C wird mengengeregelt in einem ersten, z. B. als Plattenkühler ausgebildeten Kühler 2 geregelt gekühlt auf eine Temperatur von ca. 60°C, so daß eine Übersättigung im intermediären Bereich von vorzugsweise 1,2-1,3 vorliegt. Diese übersättigte Zuckerlösung wird von einer Siruppumpe 3 über eine mit einer Rückschlagklappe 4, einem Regelventil 5 und einem Sirup-Rotameter 6 bestückte Zufuhrleitung 7 in einen zweiten Kühler 8 geleitet, wo die übersättigte Zuckerlösung weiter auf etwa 25-40°C gekühlt wird. Dem zweiten Kühler 8 sind über eine Leitung 9 drei in Reihe geschaltete Intensivmischer 10 nachgeschaltet, an die über eine Leitung 11 ein geregelt gekühlter und gerührter Kühlungskristallisator 12 angeschlossen ist. Ein in diesem Kühlungskristallisator 12 angeordnetes Rührwerk 13 wird über einen Motor 14 angetrieben. Gestrichelt eingezeichnet sind ein Kühlwasser-Eingang 15 und ein Kühlwasser-Ausgang 16. Dem Kühlungskristallisator 12 ist ein Vorratsbehälter 17 für Küh lungskristallisat 18 nachgeschaltet.

Mit einem Sirupmengenregler "FRC-1" wird eine bestimmte Sirup menge pro Zeiteinheit vorgegeben und mit dem Sirup-Rotameter 6 eingestellt.

An die den zweiten Kühler 8 mit den Intensivmischern 10 ver bindende Leitung 9 ist eine Druckluftleitung 19 angeschlos sen, die über eine Rückschlagklappe 20, ein Regelventil 21, einen Druckluft-Rotameter 22 und einen Kugelhahn 23 mit einem Druckluftsystem "Druckluft" verbunden ist. Mit einem Luftmen genregler "FRC-2" wird in einem bestimmten Verhältnis (z. B. 2 : 1) Druckluft über das Regelventil 21 der gekühlten Zuckerlösung beigemischt.

An ein Kühlwassersystem "Kühlwasser" ist eine erste Kühlwas serleitung 24 angeschlossen, die über einen Kugelhahn 25, ein Kühlwasser-Rotameter 26 und ein Regelventil 27 in den zweiten Kühler 8 geführt ist. Eine zweite Kühlwasserleitung 28 ist ebenfalls über einen Kugelhahn 29, einen Kühlwasser-Rotameter 30 und ein Regelventil 31 in den Eingang eines in die Inten sivmischer 10 integrierten Kühlsystems geführt. Ein Ventil 32 symbolisiert den Kühlwasserauslauf.

Die konzentrierte Zuckerlösung wird im zweiten Kühler 8 über einen Regler "TRC-1" auf eine Übersättigung <1,2 gekühlt. Das so gekühlte Sirup-Luftgemisch wird den drei gekühlten Inten sivmischern 10 zugeführt und über einen Regler "TRC-2" weiter bis auf ca. 30°C abgekühlt.

Von den Intensivmischern 10 gelangt das Spontankristallisat in den Kühlungskristallisator 12, der drucklos mit geöffneter Belüftungsklappe auf dem Schritt Kühlung (30°C) steht und mit einer Abluftleitung 33 für die nichtemulgierte, vom erzeugten Kühlungskristallisat 18 abgeschiedene Luft ausgerüstet ist.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Impf kristallen (Kristallfuß 1) mit folgenden Verfah rensschritten:

a) Eine hochkonzentrierte, kristallfreie, mengengere gelt zugeführte Zuckerlösung wird geregelt ge kühlt, bis eine Übersättigung im intermediären Bereich von 1,2 vorliegt;
b) in die übersättigte Zuckerlösung wird mengengere gelt Luft eingeblasen, wobei ein kleinerer Luft anteil zur Schockimpfung und der größere Luftan teil zur Vermeidung von Inkrustationen beim nach folgenden Mischprozeß dient;
c) die mit Luft beaufschlagte Zuckerlösung durchläuft eine Intensiv-Mischstrecke und wird zuvor, dabei oder anschließend weiter gekühlt auf eine Tempera tur von 25-40°C;
d) das Luft-/Kristall/Sirupgemisch wird einer gere gelt gekühlten und gerührten Kühlungskristallisa tion unterworfen, wobei die nichtemulgierte Luft vom erzeugten Kristallisat abgeschieden und das Kristallisat stabilisiert und vergleichmäßigt wer den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Zuckerlösung eine Reinheit von 77 bis 96% (77-96% Zucker der Trockensubstanz) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die zugeführte Zuckerlösung einen Trockensubstanzge halt von 76 bis 85% aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die zugeführte Zuckerlösung eine Tempe ratur von 80-90°C aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Übersättigung der Zuc kerlösung im intermediären Bereich von 1,2 bis 1,3 liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die einzublasende Luft getrocknet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuckerlösung Druckluft im Volumen-Verhältnis von mindestens 2 : 1 beigemischt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwassereintritts temperatur bei der zweiten Kühlung etwa 18°C beträgt.

9. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Impf kristallen (Kristallfuß 1) im Kühlungskristallisa tionsverfahren nach einem Verfahren ge mäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein erster Kühler (2) zur geregelten Kühlung einer hochkonzentrierten, kristallfreien Zuckerlösung (1);
b) ein oder mehrere, dem ersten Kühler (2) nachge schaltete Intensivmischer (10);
c) ein dem Intensivmischer (10) vor- oder nachge schalteter oder mit ihm integrierter zweiter Küh ler (8) zur weiteren Herabkühlung der Zuckerlösung (1);
d) ein in die Zuckerlösung-Zufuhrleitung (7) zum In tensivmischer (10) geschalteter Druckluftanschluß zum mengengeregelten Einblasen von Druckluft in die Zuckerlösung (1);
e) ein dem Intensivmischer (10) bzw. zweiten Kühler (8) nachgeschalteter, geregelt gekühlter und ge rührter Kühlungskristallisator (12) mit einer Ab luftleitung (33) für die nichtemulgierte Luft.