DE19736080A1

DE19736080A1 - Process and plant for extracting juice from sugar beet

Info

Publication number: DE19736080A1
Application number: DE19736080A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Heyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-02-25
Also published as: DE59811450D1; EP0899344B1; EP0899344A2; EP0899344A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben für die indu strielle Zuckerherstellung, bei dem die zuvor gewasche nen Zuckerrüben zerkleinert werden und die zerkleinerte Rübenmasse in eine feste und eine flüssige Phase ge trennt wird.The invention relates to a method and an installation for the extraction of juice from sugar beet for the indu Strial sugar production, in which the previously washed beet crushed and the crushed Beet mass in a solid and a liquid phase is separated.

Die Verarbeitung von Zuckerrüben zu Zucker ist im Laufe der letzten Jahrzehnte ein großindustrieller Prozeß ge worden, bei dem sehr viel Energie aufgewandt werden muß und bei dem neben Zucker auch weitere Produkte anfal len. Diese werden zum Teil als Tierfutter verwendet, die als Tierfutter wertvollsten Bestandteile der Zuc kerrübe fallen jedoch aus verfahrenstechnischen Gründen der Vernichtung anheim.The processing of sugar beet into sugar is ongoing a major industrial process in recent decades in which a lot of energy has to be expended and which besides sugar also produces other products len. These are partly used as animal feed, the most valuable components of zuc However, beets fall for procedural reasons of annihilation.

In diesem großindustriellen Prozeß werden zuvor gründ lich gewaschene Zuckerrüben geschnitzelt und die Rüben schnitzel in beheizten Extraktionstürmen mit Wasser ausgelaugt. Dazu muß erhitztes Frischwasser bereitge stellt werden. Bei dieser Behandlung wird die gesamte Rübenmasse auf die Extraktionstemperatur gebracht. Der erhaltene heiße Saft weist durch diese Behandlung einen höheren Wassergehalt als der in der Rübe befindliche Saft auf.In this large-scale industrial process are founded beforehand Washed sugar beets and the beets Schnitzel in heated extraction towers with water drained. For this, heated fresh water must be prepared be put. With this treatment the whole Beet mass brought to the extraction temperature. Of the Hot juice obtained shows a through this treatment higher water content than that in the beet Juice on.

Bei dieser Behandlung der Rübenschnitzel treten einige Probleme auf, deren Lösung besondere Maßnahmen erfor dert: Unter diesen Problemen sind es insbesondere drei, die den Prozeßablauf in eine nicht immer erwünschte Richtung führen:
Das eine Problem ist das in der Rübe vorhandene Eiweiß, das man im Prozeß, und zwar im beheizten Extraktions turm, zu Aminosäuren abbaut, die es dann erforderlich machen, den pH-Wert durch Zugabe von Calziumhydroxid zu steuern und die Aminosäuren aus dem erzeugten Saft zu entfernen. Denn die Aminosäuren verändern den pH-Wert, sind Ursache einer Inversion der Sacharose, führen da mit zu Zuckerverlusten und sind hinderlich bei der Zuc kerkristallisation. Die im Prozeß erzeugten Aminosäuren werden mit Kalk gebunden und das an sich als Tierfutter verwertbare Eiweiß geht damit einer sinnvollen weiteren Nutzung verloren. Die Aminosäuren werden mit dem Kalk auf landwirtschaftliche Äcker ausgetragen und haben dort kaum einen Düngewert, während die in den Rüben enthaltenen Eiweiße ein an sich wertvolles Tierfutter sind, das bei diesem Verfahren verlorengeht.In this treatment of the beet pulp, some problems arise, the solution of which requires special measures: Among these problems, there are three in particular that lead the process in a direction that is not always desirable:
One problem is the protein present in the beet, which is broken down in the process, in the heated extraction tower, to amino acids, which then make it necessary to control the pH by adding calcium hydroxide and the amino acids from the juice produced to remove. Because the amino acids change the pH value, are the cause of an inversion of sucrose, lead to sugar losses and are a hindrance to sugar crystallization. The amino acids generated in the process are bound with lime and the protein, which can be used as animal feed, is lost for further useful use. The amino acids are spread with the lime on agricultural fields and have hardly any fertilizer value there, while the proteins contained in the beets are intrinsically valuable animal feed, which is lost in this process.

Ein anderes Problem ist das in den Rüben enthaltene Pektin, das aus dem Saft entfernt werden muß, weil es bei den Prozeßtemperaturen dickflüssig wird und in dem bisherigen Prozeßablauf zu einem schnellen Zusetzen der eingesetzten Filter führt. Der Rohsaft kann daher nicht filtriert werden, ein weiterer Grund für den Zusatz von Calziumhydroxid, um die Pektine abzubauen. Another problem is that contained in the beets Pectin that must be removed from the juice because it is becomes viscous at the process temperatures and in which previous process flow for a fast clogging of used filter leads. The raw juice can therefore not are filtered, another reason for the addition of Calcium hydroxide to break down the pectins.

Ein drittes Problem sind mit den Rüben in den Prozeß eingeschleppte Bakterien, die den Rüben bei ihrer Lage rung nichts tun, weil sie bei den während der Rübenkam pagne herrschenden Außentemperaturen untätig sind, die aber bei den Temperaturen der Saftherstellung durch die Wärme im Extraktionsturm sehr aktiv werden und nicht nur Zucker fressen, sondern durch ihre Stoffwechselpro dukte den Saft sauer machen, was man durch die Zugabe Formalin zu kompensieren hat. Diese Zugabe ist aus verschiedenen Gründen bedenklich.A third problem is with the beets in the process introduced bacteria that keep the beets in place do nothing because they came during the beets pagne prevailing outside temperatures, which but at the temperatures of juice making by the Heat in the extraction tower become very active and not only eat sugar, but through their metabolism pro Dukt the juice make what you add by adding Formalin has to compensate. This encore is over questionable for various reasons.

Diese energieaufwendige und mit den aufgezeigten Pro blemen beladene "heiße" Saftherstellung war im Laufe der Jahre wegen der immer größer werdenden Verarbei tungsmengen an Zuckerrüben in den Zuckerfabriken not wendig geworden, um den Zuckerfabrikationsprozeß mög lichst kontinuierlich ablaufen zu lassen, obwohl die industrielle Zuckerfabrikation einmal mit einer "kal ten" Saftherstellung begonnen hatte, wie sie heute noch bei der Herstellung von Speiseöl und Obstsäften teil weise angewandt wird.This energy consuming and with the shown pro Blemen laden "hot" juice production was in progress of the years because of the ever increasing processing quantities of sugar beet in the sugar factories become agile to make the sugar manufacturing process possible let it run continuously, although the industrial sugar production once with a "cal "juice production had begun, as it still does today in the production of cooking oil and fruit juices is applied wisely.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfa chen Mitteln den Prozeß der Saftherstellung bei konti tinuierlichem Verfahrensablauf so zu gestalten, daß die Saftgewinnung bei den während der Rübenkampagne herr schenden Temperaturen und dadurch energetisch wesent lich günstiger abläuft und daß das in der Rübe enthal tene Eiweiß der tierischen Ernährung zugeführt werden kann, und den Prozeß so auszuführen, daß die mit den Zuckerrüben in den Prozeß eingeschleppten Bakterien nicht wirksam werden können.The invention avoids the disadvantages of the prior art Technology. It is the object of the invention with simple Chen means the process of juice production at conti to design the process so that the Juice extraction from the gentlemen during the beet campaign temperatures and therefore energetically essential Lich runs more cheaply and that this is in the turnip tte protein are fed to the animal diet can, and execute the process so that the with the Sugar beet bacteria introduced into the process cannot take effect.

Die Erfindung besteht darin, daß die Zerkleinerung der Zuckerrüben bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne durch einen Mahlvorgang erfolgt, bei dem die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinandergerissen werden, daß man dann die gemahlene Rübenmasse bei derselben Temperatur in einer Trennstu fe, z. B. einer Zentrifuge oder Presse, in ihren flüssi gen Anteil und ihren festen Anteil trennt, daß man an schließend den festen Anteil einem weiteren Mahlvorgang unterwirft, bei dem die Zellen weiter aufgeschlossen werden, und dann das Mahlprodukt bei derselben Tempera tur in einer weiteren Trennvorrichtung, z. B. einer Hochleistungszentrifuge, wieder in einen flüssigen und einen festen Teil trennt, daß man den erhaltenen kalten Saft nun schnell auf etwa 90° kurzzeitig erhitzt, ihn damit sterilisiert, und ihm dann in geringer Menge ein Ausfällmittel, z. B. einen Elektrolyten, beimischt und auf diese Weise das im Saft befindliche Eiweiß aus fällt, das man in einer Trennstufe aus dem Saft ent fernt, und daß man den erhaltenen Saft nun der Weiter verarbeitung zuführt, während man das ausgefällte Ei weiß dem abgetrennten festen Teil wieder zumischt.The invention is that the crushing of Sugar beet at normal outside temperature during the Beet campaign takes place through a grinding process in which the cells are mechanically disrupted, but not completely be torn apart that the ground Beet pulp at the same temperature in a separator fe, e.g. B. a centrifuge or press, in their liquid part and its fixed part separates that one closing the solid portion of a further grinding process subjects, in which the cells are further unlocked and then the ground product at the same tempera tur in another separator, for. B. one High performance centrifuge, again in a liquid and separates a fixed part that the cold obtained Juice quickly heated to about 90 ° for a short time, him sterilized with it, and then in a small amount Precipitants, e.g. B. an electrolyte, admixed and in this way, the protein in the juice falls that you ent in a separation stage from the juice removed, and that the juice obtained is now the next processing while feeding the precipitated egg knows to add the separated solid part again.

Dieses Verfahren läßt sich kontinuierlich betreiben, es verbraucht erheblich weniger Energie, weil nur der er haltene Saft, nicht aber Feststoffmasse und im Extrak tionsturm zugefügtes Wasser erhitzt werden müssen, der Einsatz von Kalk entfällt, der Einsatz an Chemikalien ist geringer geworden, insbesondere entfällt die Ver wendung von Formalin und Schwefeldioxid. Dabei wird das Eiweiß als solches im Prozeßverlauf abgetrennt und kann als Viehfutter verwendet werden, indem es der bis auf geringe Zuckerreste sonst nur noch Ballaststoffe ent haltenen Feststoffmasse zugemischt wird.This process can be operated continuously uses considerably less energy because only he Keeping juice, but not solid matter and in the extract tion tower added water must be heated, the The use of lime is eliminated, the use of chemicals has decreased, especially the Ver use of formalin and sulfur dioxide. It will Protein as such is separated and can in the course of the process can be used as cattle feed by adding up to the low sugar residues otherwise only fiber holding solid mass is mixed.

Dadurch ist dieses Verfahren nicht nur technisch dem mit Extraktionsturm arbeitenden bisherigen Verfahren überlegen, es arbeitet im Betrieb kostengünstiger und ist auch bei der Anschaffung des Maschinenparkes in den Kosten günstiger.As a result, this process is not only technically previous methods working with extraction tower consider it works more cost effectively and in operation is also in the purchase of the machinery in the Cost cheaper.

Bei diesem Verfahren ist es vorteilhaft, wenn man den in beiden Trennstufen erhaltenen Saft vor der kurzzei tigen Erhitzung miteinander mischt und somit dieselben Maschinen für die Verarbeitung der aus den beiden Ver arbeitungsstufen anfallenden Säfte benutzt.With this method, it is advantageous if the Juice obtained in both separation stages before the short time heating mixes with each other and thus the same Machines for processing the from the two ver juices.

Um Verfärbungen des Saftes im Produktionsablauf zu ver meiden, die auftreten können, wenn der Saft aus irgend welchen Gründen längere Zeit in Berührung mit atmosphä rischer Luft stehen bleibt, ist es zweckmäßig, daß man die Behandlung der Rübenmasse bis zu ihrer Erhitzung unter verminderter Sauerstoffanwesenheit durchführt.To discolor the juice in the production process avoid that can occur if the juice from any what reasons long-term contact with atmosphere air remains, it is advisable that one the treatment of the beet mass until it is heated carried out under reduced oxygen presence.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Anlage zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben für die Zucker herstellung mit einer Rübenwaschvorrichtung, einer Rü benzerkleinerungsvorrichtung und einer Trennvorrich tung, die sich dadurch auszeichnet, daß die Rübenzer kleinerungsvorrichtung eine Mühle oder Reibe ist, durch deren Mahlvorgang, der bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne erfolgt, die Zellen mecha nisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinanderge rissen werden, daß der Rübenzerkleinerungsvorrichtung eine Trennvorrichtung, vorzugsweise eine Zentrifuge oder Presse, nachgeschaltet ist, die die zerkleinerte Rübenmasse in einen flüssigen Anteil und einen festen Anteil trennt, daß für den flüssigen Anteil ein Sam melgefäß oder eine Rohrleitung vorgesehen ist und daß an den Ausgang der Trennvorrichtung für den festen An teil eine weitere Zerkleinerungsvorrichtung angeschlos sen und dieser eine weitere Trennvorrichtung, vorzugs weise in Form einer Zentrifuge, nachgeschaltet ist, daß für den erhaltenen Saft eine Einrichtung zur kurzzei tigen Hocherhitzung und eine Station zur Elektrolytzu gabe und Eiweißausfällung nachgeschaltet sind, daß die ser Station ein Separator zur Abtrennung des ausgefäll ten Eiweiß nachgeschaltet ist und daß dieser Einrich tung eine Station zur Übergabe des nun reinen Saftes an die Anlage zur Weiterverarbeitung zu Zucker nachge schaltet ist.A system is used to carry out this method for extracting juice from sugar beet for the sugar production with a beet washing device, a beet petrol shredding device and a separating device tion, which is characterized in that the beets is a grinder or grinder their grinding process, that at normal outside temperature during the beet campaign, the cells mecha niche open minded but not completely apart be cracked that the beet grinder a separator, preferably a centrifuge or press, which is the crushed Beet mass in a liquid portion and a solid Part separates that for the liquid part a Sam melgefäß or a pipe is provided and that to the output of the separator for the fixed on partly connected another shredder sen and this another separation device, preferred wise in the form of a centrifuge, downstream that for the juice received a device for a short time high heating and an electrolyte station and protein precipitation are downstream that the This station uses a separator to separate the precipitated ten protein is downstream and that this Einrich a station for the transfer of the now pure juice the plant for further processing into sugar is switched.

Dieser maschinelle Aufwand ist verglichen mit den bis herigen Produktionsanlagen gering, kostengünstig ein zukaufen, weil die benötigten Maschinen serienmäßig be reits für andere Zwecke hergestellt werden und kosten günstig mit geringem Energieaufwand zu betreiben sind. Dabei lassen sich diese Anlagen auch in kleinerem Stil ohne wirtschaftliche Einbußen betreiben, so daß es mög lich wird, die Saftherstellung dezentral in kleineren Anlagen durchzuführen und die Zuckerkristallisation an deren Orts zentral durchzuführen. Das würde zu einer weiteren Kosten- und Energieeinsparung führen, denn die großen Mengen Zuckerrüben wären nur kurze Strecken zu transportieren, die als Viehfutter und Düngemittel zu verwendenden Abfallprodukte ebenfalls nur kurze Strecken, während der erzeugte Saft, in seiner Menge nur ein Bruchteil der Rübenmenge, mit weniger Aufwand zur Wei terverarbeitung zu transportieren wäre.This machine effort is compared to the up production facilities low, inexpensive to buy because the machines required are standard are already produced for other purposes and cost are inexpensive to operate with little energy. These systems can also be used on a smaller scale operate without economic losses, so that it is possible juice production is decentralized into smaller ones To carry out plants and the sugar crystallization to carry out their location centrally. That would become one lead to further cost and energy savings because the large quantities of sugar beet would only be short distances transport that as cattle feed and fertilizer too waste products using only short distances, while the juice produced, only one in its amount Fraction of the amount of beet, with less effort than white would have to be transported.

Für die Eiweißnutzung ist es nutzvoll, daß der Einrich tung zur Abtrennung des ausgefällten Eiweißes eine zu einem Feststoffmasse verarbeitenden Mischer führende Fördervorrichtung nachgeschaltet ist.For protein use, it is useful that the institution to separate the precipitated protein a mixer processing solid mass Conveyor is connected.

Es besteht die Möglichkeit, daß den Zentrifugen eine mechanische Preßvorrichtung vorgeschaltet ist.There is a possibility that a centrifuge mechanical pressing device is connected upstream.

Das anfallende Pektin kann ebenfalls gewonnen werden, indem es aus dem Verfahrensgang abgetrennt wird.The resulting pectin can also be obtained by separating it from the process.

Es fällt weniger Melasse an. Diese ist in einem für die menschliche Ernährung geeigneten Zustand.There is less molasses. This is in one for you human nutrition appropriate condition.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Block bild der erfindungsgemäßen Anlage: The essence of the invention is based on an in the drawing shown schematically game explained in more detail. The drawing shows a block picture of the plant according to the invention:

Über das Förderband 1 werden gewaschene Zuckerrüben einer Mühle 2 oder Reibe zugeführt, deren Schneckenför derer die Zuckerrüben dem Mahlwerk oder der Reibe zu führt. Bei diesem Mahlvorgang werden die Zellen der Zuckerrüben angerissen und mechanisch aufgeschlossen, aber nicht vollständig zerstört. Aus der Mühle 2 oder Reibe wird die zerkleinerte Rübenmasse mittels eines Förderers 3 einer ersten Trennstufe in Form der Zentri fuge 4 zugeführt, aus der der flüssige Produktanteil Saft dem als Erhitzungsvorrichtung dienenden Wärmetau scher 7 zugeführt wird, in welchem der Rübensaft auf eine Temperatur von etwa 90°C in kurzer Zeit erhitzt wird. Der in der ersten Trennstufe 4 anfallende Fest stoff wird mittels eines weiteren Förderers einer wei teren Mühle 5 zugeführt und in dieser so gemahlen, daß die Zellen vollständig aufgeschlossen werden. Der er haltene flüssige Teil dieser Masse wird ebenfalls der Erhitzungsvorrichtung 7 zugeführt, nachdem er in der Trennstufe 6 von dem Feststoffanteil getrennt wurde. Der in der Erhitzungsvorrichtung auf etwa 90°C erhitzte Saft durchläuft eine Mischvorrichtung 8, in der dem Saft ein Mittel zur Ausfällung des Eiweißes mittels der Förderpumpe 9 zugeführt wird. Der Saft fließt dann in ein Beruhigungsgefäß 10, wo das Eiweiß ausflockt. Im nachgeschalteten Separator 11 wird das Eiweiß abge trennt und mittels der Fördereinrichtung 12 dem Mischer 13 zugeführt. Der aus dem Separator 11 laufende Saft wird dann der Weiterverarbeitung zu Zuckerprodukten, wie Kristallzucker, Flüssigzucker, Kandis etc. zuge führt.Washed sugar beets are fed to a mill 2 or grater via the conveyor belt 1 , the screw conveyors of which lead the sugar beets to the grinder or the grater. During this grinding process, the sugar beet cells are torn open and mechanically disrupted, but not completely destroyed. From the mill 2 or grater, the crushed beet mass is fed by means of a conveyor 3 to a first separation stage in the form of the centrifuge 4 , from which the liquid product portion of juice is fed to the heat exchanger serving as a heating device 7 , in which the beet juice is heated to a temperature of about 90 ° C is heated in a short time. The resulting in the first separation stage 4 solid material is fed by means of a further conveyor to a further mill 5 and ground in it so that the cells are fully digested. The he holding liquid part of this mass is also fed to the heating device 7 after it has been separated from the solid fraction in the separation stage 6 . The juice heated to about 90 ° C. in the heating device passes through a mixing device 8 , in which the juice is supplied with a means for precipitating the protein by means of the feed pump 9 . The juice then flows into a calming vessel 10 , where the protein flocculates. In the downstream separator 11 , the protein is separated abge and fed to the mixer 13 by means of the conveyor 12 . The juice running out of the separator 11 is then fed to further processing to sugar products such as granulated sugar, liquid sugar, rock candy, etc.

Claims

1. Process for extracting juice from sugar beet for industrial sugar extraction,
in which the previously washed sugar beet is ground and the ground beet mass is separated into a solid and liquid mass,
characterized by
that the comminution of the sugar beet at normal outside temperature during the beet campaign is carried out by a grinding process in which the cells are mechanically disrupted but not torn apart completely,
that the ground beet mass is then separated into its liquid part and its solid part at the same temperature in a separating device,
that the solid portion is then subjected to a further milling process in which the cells are destroyed, and then the milling product is separated again into a liquid and a solid portion in a further separating device at the same temperature,
that the cold juice obtained is now briefly heated to about 90 °
and then add a precipitant in a small amount to the protein in the juice, which is removed from the juice in a separation step,
and that the juice obtained is now fed to further processing,
while mixing the precipitated protein back into the separated solid part.

2. The method according to claim 1, characterized, that the juice obtained in both separation stages mixes with each other before the brief heating.

3. The method according to claim 1, characterized, that the treatment of the beet mass up to its Heating with largely reduced acid presence of substance.

4. The method according to claim 1, characterized, that a small part of the juice from the the first separation stage before the second Separation stage admixed.

5. Plant for extracting juice from sugar beet with a beet washing device, a beet grinding device and a separating device,
characterized,
that the beet crushing device ( 2 ) is a mill, by the grinding process, which he follows at normal outside temperature during the beet campaign, the cells are mechanically disrupted, but not completely torn apart,
that the beet shredding device ( 2 ) is followed by a separating device ( 4 ), preferably a centrifuge, which separates the shredded beet mass into a liquid portion and a solid portion,
that a collecting vessel or a pipe is provided for the liquid portion and that a further mill ( 5 ) is connected to the outlet of the separating device for the solid portion and this is followed by a further separating device ( 6 ), preferably in the form of a centrifuge,
that a device ( 7 ) for briefly heating up and a station ( 8 ) for adding electrolyte and protein precipitation ( 10 ) are connected downstream for the juice obtained,
that this station ( 8 ) is followed by a separator ( 11 ) for separating the precipitated protein
and that this device ( 11 ) is followed by a station for transferring the now pure juice to the plant for further processing into sugar.

6. Plant according to claim 5, characterized in that the crushing device ( 2 ) is a grater.

7. Plant according to claim 5, characterized in that the crushing device ( 2 ) and the separating device ( 4 ) is a combination of a grater and a centrifuge.

8. Plant according to claim 5, characterized in that the separating device ( 4 ) is a press.

9. Plant according to claim 5, characterized in that the separating device ( 6 ) is a press.

10. Plant according to claim 5, characterized, that the precipitant is an electrolyte.

11. Plant according to claim 5, characterized, that the precipitant is an acid.

12. Plant according to claim 5, characterized in that a flocculant is added to the juice and the separating device ( 11 ) is a static settler.

13. Plant according to claim 5, characterized in that the device ( 11 ) for separating out the precipitated protein is connected to a solid processing mixer ( 13 ) leading Fördervor direction ( 12 ).

14. Plant according to claim 5, characterized in that the outputs of the two centrifuges ( 4 , 6 ) are interconnected and are connected to the input of the heating device ( 7 ).

15. Plant according to claim 5, characterized in that in the plant from the Zerkleinerungsvorrich device ( 2 ) to the heating device ( 7 ) there is a low-oxygen atmosphere.

16. Plant according to claim 5, characterized in that the centrifuges ( 4 , 6 ) is preceded by a mechanical press device.