DE2921617A1

DE2921617A1 - Verfahren zur reinigung von mehrwertigen alkoholen

Info

Publication number: DE2921617A1
Application number: DE19792921617
Authority: DE
Inventors: Louis I Blaine; Robert Kunin
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2022135B; IT7949195A0; GB2022135A; MX6144E; JPS6341560B2; AU4676579A; FR2427390A1; IT1116201B; JPS54160754A; FR2427390B1; AU523718B2; US4187120A

Description

PATENTANWALT?

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAiRES agbe£s pres l'office europeen des brevets

DR.-ING. I

DR. PHIL. FiIEDA TiFUESTHOFF I DIPr₁-ING. GERHARD PULS (19J2-1971} DIPL.-CHEM. DR. E.FREIHERR VON PSCHMAN-N DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPX.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8Q00 MÜNCHEN 9σ SCHWEIGER-STRASSE^

TELEFONr (089) 6&ZO JI

teiegramm: protectpatent telex: j 24 070

Anm.t Ecodyne C&rp.

Patentartmeldung

Anmelder:

ECODYWE CORPOllATION 90 Half Day Road, Lincolnshire,
Illinois, U.S.A.

Titel

Verfahren zur Reinigung von mehrwertigen Alkoholen

909850/0698

PATENTANV7HLTK

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIKBS AGKEIs PRES !.'OFFICE EUROPÜEt! 53B3 BREVETS

292161?

3R.-ING. FRANZ WUESTHOFB OK. PHIL. FREDA WUESTHOPF (1527-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1552-1571) ΒΖΐ-L.-CUEM. DR. E. FREIHERR VON PECHHANN BB.-ING. DIETER BEHRENS

BIPZ..-JNG.; BIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GÖBTZ

D-δΟΟΟ MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (085) 66 20 51 telegramm: proteotpatent Telex: 524070

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung mehrwertiger Alkohole, insbesondere zur Entfernung von chromophoren Verbindungen, Spuren - Metallen und anderen Verunreinigungen aus Zuckersirup,mit angeschenntHi Filterteilchen in Form von Ionenaustauscherharzen mit einer Feinheit von unter 0,15 mm und unter Anwendung eines Filterhilfsmittels.

Zuckerrüben und Zuckerrohr sind die Hauptlieferanten für Rohrzucker, wobei nach der Saftgewinnung oder Extraktion der Hauptanteil an Verunreinigungen aus dem Rohsaft entfernt werden müssen. Der gereinigte Dünnsaft wird dann eingedampft und der erhaltene Dicksaft zur Kristallisation gebracht. Dieser Rohzucker muß nun gereinigt werden,um ein marktfähiges Produkt zu erhalten.

Bei der Reinigung von mehrwertigen Alkoholen wie Dicksaft oder bei der Zuckerraffination v/erden färbende Bestandteile und bestimmte Metalle wie Eisen, Kupfer, Zink und Nickel, die sich im Rohzucker befinden, entfernt. Die Entfärbung und Entfernung von Metallspuren ist besonders notwendig für die Herstellung von Weißzucker, da eine Färbung die Qualität des Produktes wesentlich herabsetzen würde.

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Die färbenden Stoffe im Rohzucker sind meist sehr farbaktive Anionen, die im allgemeinen in Form von Salzen schwacher Säuren vorliegen. Diese färbenden Bestandteile können stark-ionisch, schwach-ionisch aber auch nicht-ionisch sein. Die Spurenmetalle liegen als Kationen vor oder können mit organischen Säuren oder den färbenden Bestandteilen als anionische Komplexe komplexgebunden sein. Neben den. Spurenmetallen können noch kationische Verunreinigungen, wie Calcium und Magnesium,vorhanden sein.

Schwach-ionische und nicht-ionische färbende Substanzen werden im allgemeinen von Filterteilchen mit hohem Wassergehalt entsprechend einer hohen Porosität adsorbiert. Stark-ionische, färbende Stoffe werden mit Hilfe eines Anionenaustauschers, insbesondere mit einem stark basischen Anionenaustauscher Harz,entfernt. Während der Adsorption findet anfänglich eine schnelle oberflächliche Adsorption statt, bei der die adsorbierte Menge an färbenden Stoffen eine Funktion der GesamtfLäche des Harzes ist. Es kann angenommen werden, daß die folgende Adsorption auf einer Diffussion der färbenden Substanzen in das Harz beruht mit weiter abnehmender Kapazität hinsichtlich des gesamten Harzgewichtes„

Der Wassergehalt eines Filterteilchens, wie eines Ionenaustauscherharze s wird ausgedrückt in % Tfesser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Teilchens. Dm den Wassergehalt eines Ionenaustauscherharzes zu bestimmen, wird z.B„ das Harz von oberflächlichem Wasser getrocknet, welches feucht und geqollen angeliefert wird. Das Harz wird dann gewogen und A^eiter bei 105⁰C getrocknet, um den gesamten freien Wassergehalt auszutreiben. Die Gewichtsdifferenz vor und nach der Ofentrocknung

.ist entspricht dem Wassergehalts des Harzgranulats und/ein Maß für die Porosität oder die Wasseraufnahmefähigkeit des Harzes. Der Wassergehalt des Harzes in Form eines Granulats gibt auch genau an den Wassergehalt des Harzes nach dem AufmgiXen auf ein Pulver- welches z*B_o eine Feinheit von 0,25 mm besitzt.

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Im folgenden wird von einer Schicht oder einem Bett von Filtermaterial gesprochen wie einer Anschwemm-Schicht, welche auf einem Filterträger wie einem Sieb abgeschieden ist oder eine runde B'ilterpatrone, eine dünne Schicht ein tiefes oder seichtes Bett oder dergleichen. Im allgemeinen wird ein seichtes Bett gegenüber einem tiefen bevorzugt und zwar im Hinblick darauf, daß der Druckabfall gering gehalten werden soll. Damit wird im allgemeinen die Betriebsfähigkeit verlängert.

Werden hier Verhältnisse oder Prozente von Kunststoff oder Filterhilfsmittel angegeben, so handelt es sich jeweils um die Trockengewichte.

Es sind verschiedene Methoden zur Reinigung des Dicksafts durch Adsorption bekannt (US-PS 3 k2D 709). Nach diesen bekannten Verfahren werden die färbenden Verunreinigungen oder deren Vorläufer dadurch entfernt, indem man den Saft durch zwei oder mehrere feine bzw. mikrofeine Adsorbentien leitet. Das bekannte Verfahren kann nur absatzweise betrieben werden, in_dera das mikrofeine Adsorbent in den Saft eingerührt wird, um beim Verfahren mit tiefen Kunststoffbetten eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bei entsprechender Berührungszeit zu erreichen. Die Durchsatzzeiten dieses bekannten Verfahrens sind jedoch selbst bei kräftigem Rühren des Adsorbentsunwirtschaftlich.

Nach der US-PS 3 250 703 wird ein Filtertuch vorbeschichtet mit einem feinen Gemisch von anionen-und kationenaustauschenden Harzen (250 bis 37 yUin) und nun der Zuckersaft durch dieses "Anschwemmfilter" geführt. Dieses bekannte Verfahren v/eist jedoch Nachteile auf, v/ie die Tendenz, daß die Anschwemmschicht Risse bekommt. In diesem Fall sinkt der Druckabfall über das Filter ganz deutlich ab und es kann zu einem Durchlaufen durch das Filter kommen. Darüberhinauß neigen gemischte

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Ionenaustauscherharze manchmal dazu, das Filtertuch zu durchdringen, insbesondere wenn es sich bei dem Filtertuch um ein Netz aus korrosionsbeständigem Stahl handelt. In diesem Fall durchdringen die Harzteilchen das Filter und verunreinigen das Filtrat. Schließlich ist ein Bett ausschließlich aus Ionenaustauscherharzen oft nicht erforderlich für die Reinigung des Zuckersaftes, wenn die primären chromophoren Komponenten nicht-ionisch oder nur schwachionisch sind.

Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist auch die daß die so erhaltenen Dicksäfte beim Stehen bei Raumtemperatur bereits kristallisieren. Meist Sirup mit einen hohen Fruchtzuckeranteil ist das Endprodukt einer Säure/Enzym-Hydrolyse nach der Reinigung mit Aktivkohle und damit ein praktisch farbloser Sirup mit etwa 70 Brix erhält. "Brix" (Bx) ist also ein Maß für die Konzentration von Zucker (Gew.-%) aufgrund der Brix-Hydrometerskala.Eine 70 Brix Fruchtzuckerlösung ist bei Raumtemperatur nicht stabil und kristallisiert langsam aus, wie sich durch hohe Trübung und anschließende teilweise Verfestigung zeigt. Das Kristallisat kann man durch Erwärmen auf 38°C wieder auflösen und erhält wieder eine klare Flüssigkeit. Läßt .man diese jedoch wieder auf Raumtemperatur abkühlen und einige Tage stehen, so kommt es wMer zur Kristallisation. Wegen dieser Neigung zur Kristallisation ist Fruchtzuckersirup und andere Dicksäfte schwer zu transportieren, denn Methoden für den Transport von. Flüssigkeiten lassen sich auf kristallisierte Zuckersäfte nicht anwenden.

Weitere Nachteile der bekannten Vorrichtungen und Methoden zur Reinigung von Zuckersäften liegen in der Regeneration der Ionenaustauscherharze, die im allgemeinen kompliziert und aufwendig ist. Werden Ionenaustauscherharze angeschwemmt auf ein Filter, so müssen die Harze rückgewaschen und verworfen werden,, wenn sie verbraucht sind. Dicke Schichten aus Ionenaustauscherharzen auf einem Filter erfordern im allgemeinen

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lange Kontaktzeiten und hohe Strömungsgeschwindigkeiten. Sie begrenzen daher Vorrichtung und Verfahren für die Reinigung von Zuckersaften auf Anlagen, die während längerer Zeit wirtschaftlich arbeiten können. Die große Menge an Harzgranulat für dicke Filterschichten je Volumeneinheit Zuckersaft ist ebenso wirtschaftlich uninteressant, wie die bekannten Anlagen und Verfahren wegen der hohen Kosten für die Harze.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt run die Reinigung von mehrwertigen Alkoholen wie Zuckersäften ohne obiger Nachteile z.B. von Säften aus Zuckerroh, Mais, Zuckerrüben oder dergleichen oder auch von anderen mehrwertigen Alkoholen, wie Sucrose, Dextrose, FrucHzucker, Glycerin oder Sorbate.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Zuckersäften wird eine Aufschlämmung von Filterteilchen hergestellt, die Anionenaustaucherharz, Kationenaustauscherharz und Filterhilfsmittel umfaßt, wobei die Austauscherharze eine Feinheit von etwa 0,15 mm besitzen. Diese Aufschlämmung wird auf ein Filter angeschwemmt und riun der Zuckersaft durch dieses Anschwemmfilter geleitet, so daß die chromophoren Verbindungen,Spurenmetalle und anderen Verunreinigungen abgeschieden werden. Das Ionenaustauscherharz hat einen V/assergehalt von 45 bis 80 % und die Anschwemmschicht auf dem Filter beträgt 0,488 bis 4,88 kg/cm². Der Zuckersaft hat vorzugsweise eine Temperatur von 49 bis 82⁰C bei einem Durchsatz von 4,075 bis 81,5 l/cm²»min (0,1 bis 2 gallons je square foot'minjl Nachdem die angeschwemmten Ionenaustauscherharze relativ biltg sind, so daß sie nach der Beladung verworfen werden könnten, kann man sie erfindungB-gemäß auch in situ regenerieren,d.h. ohne daß die Anschwemmschicht vom Filter abgenommen und rückgewaschen werden muß. Die Regenerierung der Anschwemmst ent erfolgt erfindungsgemäß

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dadurch, daß man in der normalen Filterrichtung eine Salzlösung durchleitet, die mit Hälfe von Watronlauge oder Ammoniumhydroxid auf einen pH-Wert von 7 bis 10 eingestellt ist.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung einer Anschwemmschicht aus dem Harzgemisch und dem Filterhilfsmittel wird ein relativ hoher Durchsatz bzw. große Strömungsgeschwindigkeit gegenüber den vergleichbaren dicken Filterbetten erreicht. Aufgrund der großen adsorbierenden und ionenaustauschenden Fläche der feinen Harzteilchen (0,15 mm) sind am Filter nur geringe Verweilzeiten erforderlich. Eine v/eitere Erhöhung der Austauschund Adsorptionskapazität ist mit Vergrößerung der Gesamtoberfläche der Harzteilchen - im Vergleich zu einem Harzgranulat und bestimmten bisher angewandten feinen Teilchen - möglich.

Weitere Vorteile ist der gelinge Kapitalaufwand für die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der geringe Raumbedarf und die relativ geringe Pumparbeit im Vergleich zu dicken Filterschichten nach dem Stand der Technik. Die Pumparbeit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gering, da auch ein Zuckersaft mit hohen Brixv/erten nur einen Druckabfall von weniger als etwa' 3»5 bar erfordert. Ein weiterer Vorteil ist die verringerte Bildung von Süßwasser. Süßwasser entsteht, wenn der in der Ansch.wemnisvd.cnt enthaltene Zucker ausgewaschen wird. Süßwasser wird manchmal rückgeleitet, wenn die Zuckerkonzentration ausreichend hoch ist, meistens jedoch wird das Süßwasser verworfen gleichbedeutend mit Zuckerverlusten. Die relativ geringe Stärke der Anschemmschicht nach der Erfindung und die lange Arbeitsfähigkeit setzt die Zuckermenge herab, die mit Wasser ausgewaschen v/erden muß.

Einige Vorteile ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch durch die Feinheit der Harze im Hinblick auf die Austausche r-K.inetik. Diese hängt von einigen Faktoren ab wie der Film-bzw. Teilchendiffusion. Filmdiffusion ist ein Vorgang, bei dem Ionen aus einer flüssigen Phase einen stationären Flüssigkeitsfilm an der Außenfläche des Ionenaustausche rhar ze s durchdringe, während Teilchendiffusion ein

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Vorgang ist, bei dem Ionen durch die Austauschermatrix wandern zur Aktivierung der Austauscherstellen.

Bei den bekannten Anwendungen von Ionenaustauscherharzen zur Reinigung von Zuckersäften ergab sich, daß die Reaktionskinetik für eine solche Reinigung, insbesondere für Zuckersäfte mit hohen Brixwerten,wesentlich langsamer abläuft als bei Wasser. Werden stark saure oder stark baäsche Harze angewandt, so ist die Filmdiffusion sehr viel langsamer, womit auch die Produktionsgeschwindigkeit gering ist, wenn eine maximale Ausnutzung des Ionenaustauschers angestrebt wird. Bei der Entfärbung ist die Teilchendiffusion relativ gering wegen der Größe der chromophoren lYbleküle, die durch das lonenaustauscherharz nur mit großer Schwierigkeit wandern können. Sowohl die Film- als auch die Teilchendiffueion hängt somit von der Feinheit des Harzes ab. Es zeigte sich, daß die Austauscherkinetik sehr schnell verbessert werden kann, wenn die Korngröße des Harzes herabgesetzt wird. Darauf beruht die Überlegenheit der Kinetik an feinteiligen Austauscherharzen gegenüber bekannten Verfahren mit einem Austauschergranulat. Kurz gesagt führt die Anwendung von Austauscherharzen mit einer Korngröße unter 0,15 mm nach der Erfindung zur Reinigung von Zuckersaft mit Hilfe einer Anschwemmschicht einer Stärke von etwa 6,35 mm, die vergleichbar oder besser ist der Reinigungswirkung von Austauscherbetten aus Harzgranulat in einer Dicke von 0,915 bis 3»05 m.

Erfindungsgemäß gereinigter Zuckersaft neigt nicht schleicht zur Kristallisation. Diese Tatsache konnte noch nicht ganz aufgeklärt werden. Man nimmt jedoch an, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine so weitgehende Reinigung des Zuckersaftes stattfindet, daß keine Kristallisationskeime vorhanden sind.

Nach der Erfindung sind lange Betriebszeiten ohne Unterbrechungen aufgrund von hohem Druckabfall oder von Rissen in

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der Austauscherschicht möglich. Dies beruht zumindest teilweise auf der Anwendung eines Filterhilfsmittels, welches ausflockt zusammen mit den Austauscherharzen. Es kann angenommen werden, daß eine Schicht von 3,17 mm aus Harzteilchen einer Körnung unter 74 bis 50 vura einen sehr hohen Druckabfall ergibt selbst höher als Kohlepulver, wodurch die Anwendung eines so feinen Harzpulvers unwirtschaftlich würde. Es konnte jedoch überraschenderweise festgestellt werden, daß das ausgeflockte Gemisch des Harzes, insbesondere zusammen mit dem Filterhilfsmittel, poröse Agglomerate bilden, die zu einem relativ geringen Druckabfall in der Anschwemmschicht· führen, wie weniger als etwa 0,07 bar für Wasser mit einer Temperatur von etwa 25°C bei
square foot/min).

von etwa 25°C bei einem Durchsatz von 163 l/m »min (4 gallons/

Bei der erfindungsgemäßen Reinigung von Zuckersäften erfolgt die Entfernung von chromophoren Substanzen (wie Eisen, Kupfer, Zink, Nickel) und anderen Verunreinigungen wie Calcium und Magnesium, wobei man zuerst eine Aufschlämmung herstellt, in der die Filterteilchen Anionen- und Kationenaustauscher harze sind und ein Filterhilfsmittel suspendiert ist. Die Austauscherharze sollen eine Feinheit von etwa 0,15 mm be sitzen. Nach der oben erwähnten US-PS 3 250 702 haben Austauscherharze mit einer Feinheit von 50 bis 250 /um die Tendenz, zu agglomerieren oder zusammenzuklumpen unter Bildung von ausgefällten Aggregaten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden darüberhinaus auch Austauscherharze mit einer Feinheit von etwa 37 /um in Salzform ausgeflockt. Bei dem erfinduigsgemäßen Verfahren werden nun die Austauscherharzteilchen zusammen mit dem Filterhilfsmittel ausgeflockt.

Diese ausgeflockte Aufschlämmung wird nun angeschwemmt an ein poröses Filterelement, welches rohrförmig oder rund, ein Filtertuch oder-netz oder ein Filterbett sein kann. Bei der bevorzugten AusfUhrungsform ist das Filterelement ein solches, wie es Gegenstand der US-PS 3 779 386 ist. Das Filterelement kann aber auch aus einer aufgewickelten Schicht von Garnen oder Garnbündeln bestehen, z.B. aus Nylon, Örlon, Polypropylen,

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Baumwolle oder dergleichen. Das Anschwemmen geschieht im Sinne

ch des obigen amerikanischen Patents,, um eine Anschwemms/Ücht von etwa 1,6 bis 50 mm,vorzugsweise 3,17 bis 25,4 mm,insbesondere 3,17 bis 15,9 mm zu erhalten.

Durch diese Anschwemmschicht auf dem Filterelement wird nun der zu reinigende Zuckersaft durchgeleitet. Schließlich kann noch eine Regenerierung der Anionenaustauscher mit Hilfe einer

eil Salzlösung ohne Kückwaschen der Anschwemms/Lcht vorgesehen werden.

Man wendet hierzu Vorzugs v/eise eine 3 bis 15 %ige Salzschicht an, die in Arbeitsrichtung durch das Filter geführt wird. Da jedoch die Anschwemmschicht sehr billig ist, kann sie auch ohne Regenerierung verworfen werden, das die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht beeinträchtigt.

Das Gewichtsverhältnis (trocken) von Anionenaustauscher zu Kationenaustauscher soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 1 : 1 und 99 : 1 und von der Summe der Harze zum Filterhilfsmittel zwischen 1 : 4 und 9 : 1 liegen. Am meisten bevorzugt man etwa äquivalente Gewichtsanteile an Anionenaustauscher, Kationenaustauscher und Filterhilfsmittel.

2 Die Anschemmschicht soll in etwa 0,488 bis 4,88 kg/m betragen.

Die Zuckerlösung hat zweckmäßigerweise eine Temperatur zwischen 49 und 83°C bei einer Durchsatzgeschwindigkeit von 4,075 bis 81,5 l/m . min.

Die erfindungsgemäß anzuwendenden Ionenaustauscherharze werden im allgemeinen als Granulat ("?0,25 mm) angeliefert und dann aufgema/Len auf die erfindungsgemäß erforderliche Feinheit (<0,15 mm), vorzugsweise 1 bis 75 /um, insbesondere 10 bis 30 /tun.

Die erfindungsgemäß angewandten Austauscherharze sind stark rauer bzw. stark basisch und sind im Handel erhältlich (US-PS 3 250 702). Als Kationenaus -feuseher kommen solche auf der Basis von Divinylbenzol-Styrol-Copolymere, Polyacrylaten, sulfonierter

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Kohls und Phenolharzen infrage« Sie können in der Natrium-, Wasserstoff-, Ammonium- oder Hydrazinform vorliegen. Werden Kationenaustauscher mit einer Feinheit von etwa 40 yum angewandt, sollten diese nicht in der Wasserstofform vorliegen. Bevorzugte Kationenaustauscher sind sulfonierte Styrol— Divinylbenzdr-Copolymere (US-PS 2 366 007)> insbesondere in der Natriumform ("Amberlit IR-120"J. Als Anionenaustauscher eignen sich Phenolformaldeyhdharze, Divinylbenzol-Styrol-Copolymere, Polyacrylate und Polyepoxide, Diese werden z.B. in der Hydroxid- oder Chloridform angewandt. Bei Anionenaustauschern mit einer Feinheit von etwa 40 ,um wird die Chloridform bevorzugt. Besonders bevorzugte Anionenaustauscher sind solche auf der Baäs von quatemären Ammoniumverbindungen wie quaternierte aminolysierte vernetzte Acrylatester. Ein bevorzugt angewandtes Anionenaustauscherharz ist ein Umsetzungsprodukt von Methylmethacrylat _t Divinylbenzol, aminolysiert mit Dimethylaminopropylamin und quaterniert mit Methylsulfat ("Amberlit IRA-458¹). Weitere bevorzugte Anionenaustauscherharze sind die mit Trimethylamin aminierten chlormethylierten tiischpolymeren von Styrol und Divinylbenzol (US-PS 2 591 573)» insbesondere in der Chloridform ("Amberlit IRA-401S").

Die w'asseraufnahme des Anionenaustauscherharzes beträgt vorzugsweise 45 bis 80 %. Der Wassergehalt zeigt eine hohe Porosität an, wodurch die gewünschte .lintferiiung der chromophoren Substanzen durch Diffusion in das Harz ermöglicht wird. Bei der meist bevorzugten Auaführungsform nach der Erfindung hat der Kationenaustauscherharz einejWasseraufnahmefähigkeit in der gleichen Größenordnung, insbesondere wenn das Verhältnis von Anioenaustauccher zu Kationenaustauscher sich 1 : 1 nähert.

Das Filterhilfsmittel ist vorzugsweise ein faseriges Produkt, dessen Fasern einen Durchmesser von <50 /Um und eine Länge von-Cl mm besitzen. Unter den Begriff "Filterhilfsmittel" versteht man hier ein Materials wie es üblicherweise auf ein Filtertuch oder -netz oder dergleichen aufgebracht ist, um di<3 Filtration zu unterstützen«, Das Filterhilfsmittel

kann charakterisiert werden durch eine negativen Überflächenladung in wässriger Aufschlämmung. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt das Anionenaustauscherharz in einer größeren oder gleichen Menge vor wie das Kationenaustauscherharz und demnach überwiegen die positiv geladenen Harze. Das negativ geladene Filterhilfsmittel flockt gut aus zusammen mit dem bevorzugten Harzgemisch. Erfindungsg&Jiß werden übliche Filterhilfsmittel wie Cellulosefasern, Diatomcerenerde, Aktivkohle, expandierter Perlit, Asbestfasern, Polyacrylnitrilfasern oder dergleichen angewandt. Bevorzugt wird ein Fasermaterial aus (Jir-Cellulosc ("Solka-Floc").

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgeinäßen Verfahrens v/erden zuerst die Ionenaustauscherharze entweder die kationischen oder anionischen oder beide in einem relativ großen Volumen von entionisiertem V/asser auf ge schlämmt wie 37 1 V/asser auf etwa 0,45 kg Harz, dann wird Filterhilfsmittel eingerührt bis zu? homogenen Mischung. Wird das behandelte Filterhilfsmittel mit negativer Oberflächenladung mit einem Anionenaustauscherharz gemischt, so kommt es zu einer Volumenvergrößerung der Suspension , ähnlich dem sogenannten Klumpen (US-PS 3 250 703J nach ausreichendem Rühren, um eine vollständige

dann

Mischung zu gewährlei s ten, z.B. 5 bis 20 min;/wird das Kationenaus taus ehe rhar ζ zugesetzt und wieder in etwa gleich lang gerührt, um eine einwandfreie Mischung zu gewährleisten. Die Zugabe des Kationenaustauscherharzes führt normalerweise zu einer Volumenverringerung des suspendierten Materials. Im allgemeinen ist das Volumen der Suspension größer, als es für das Anschwemmen auf das Filterelement benötigt wird. Die überstehende Flüssigkeit kann noch feinste Kationenaustauscherharze enthalten. Das Volumen wird weiter verringert und die überstehende Flüssigkeit geklärt durch Zugabe eines wasserlöslichen PoIyelektrolytSjWie von Polyacrylsäure, in geringer Menge v/ie 0,05 bis 1 Gew.~%(trocken), bezogen, auf das Harzgemisch. Diese Art der Einstellung des Volumens ist bekannt (US-PS 3 250 704).

Nun wird diese Aufschlämmung in ansich bekannter Weise auf das Filterelement gebracht (US-PS 3 779 386), insbesondere geschieht dies dadurch, daß man die Aufschlämmung so lang durch das Filterlement und die sich aufbauende Anschwemmschicht führt bis der Ablauf klar ist. IJun ist das Filter nach der Erfindung einsatzbereit.

Beispiel;

In diesem Beispiel wird die Wirkung eines Anschwemmfilter^ mit und ohne Filterhilfsmittel neben Anioen- und Kationenaustauscherharzen für die Reinigung von Zuckersäften untersucht. Zwei dichte Filter (Porendurchmesser 5 /um)j 47 mm Durchmesser_fwurden mit einer Anschwemmschicht versehen und zwar die erste Filtermembran mit einer Aufschlämmung enthaltend 0,94 g Anionenaustauscherharz (Durchmesser 20 /Um) und 0,94 g Kationenaustauscherharz (Durchmesser 40 /um), während auf der zweiten Filter-

ch
membran eine AnGchwemmsacht aus einer Aufschlämmung gebildet wird, die zusätzlich noch 0,94 g «/»-Cellulose enthielt. Ein raffinierter gei&nigter und mit Aktivkohle behandelter Rohrzucker-Dicksaft mit einer Absorptionsfähigkeit von' 660 ICUMSA Einheiten wurde auf ö3°C erwärmt und mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 5,175 l/m .min (1/8 gallon per square foot per minute) durch die Prüffilter geleitet und die Farbe überwacht. Die ICUMSA-Einheiten wurden gemessen mit Hilfe der ICUMSA Fartjfegmethode Nr. 4, 1970, die den Schwächungsindex der Zuckerlösung multipliziert mit 1000 angibt. Die Versuchswerte der beiden Filter sind unten zusammengefaßt. Es zeigte sich, daß die Vergleichsfiltermembran gerissen war durch übermäßigen Druckabfall durch Verstopfen des Filters. Bei dem erfindungsgemäßen Filter unter Anwendung des Filterhilfsmittels in der Anschwemmschicht wird eine merklich längere Betriebszeit erreicht und die Reinigungswirkung ist verbessert.

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	bar	T a b el 1 e	erfindungsgeraäß	bar
	8		1	5
Vergleich	13	0	5
1	18	0,5	7
O	22	1,0	7
0,5	27	1,5	8
1,0	2,0
1,5
2,0

Daraus ergibt sich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Reinigungsmethode.

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Claims

Patentansprüche

J Verfahren zur Reinigung von mehrwertigen Alkoholen mit

einer Anschwemmschicht aus anionen-und lcationenaustauschenden Harzen auf einem Filterelement, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Ansciyemmschicht verwendet_t in der sich ein Filterhilfsmittel befindet,und die Feinheit der Austauscherharzteilchen unter etwa 0,15 mm ist.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in der Anschwemmschicht das Verhältnis Anionenaustauscher zu Kationenaustauscher (Trockengewicht) 1 : 1 bis 99 : 1 und der gesamten Harze zum Filterhilfsmittel 1 : 4 bis 9 : 1 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeich net, daß man in der Anschwemmschicht Anionenaustauscher. Kationenaustauscher und Filterhilfsmittel in etv/a gleichen Anteilen anwendet.

■4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Filterhilfsmittel eine faserige Substanz ist, deren Fasern einen Durchmesser < 50 /um und eine Länge ζ 1 mm aufweisen.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man den Saft bei 49 bis 83°C und einem Durchsatz von 4,075 bis 81,5 l/m · min reinigt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man die Anschwemmschicht mit Hilfe einer Salzlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und regeneriert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man in der Anschwemmschicht ein Tonenaustauscherharz mit einem Wassergehalt von 45 bis 80 % anwendet

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß in der Anschwemmschicht die Harzteilchen eine Größe von 10 bis 30 /Um besitzen und die Anschwemmschicht auf dem Filterelement 0,488 bis 4,08 kg/m ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Anionenaustauscher einen quaternierten aminolysierten vernetzten Acrylsäureester in der Chloridform.als Kationenaustauscherharz ein sulfoniertes veraetztes Styroldivinylbenzolpolymerisat in der Natriumform und als Filterhilfsmittel tfs-Cellulose verwendet.

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