DE60007585T2

DE60007585T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Zuckersäften

Info

Publication number: DE60007585T2
Application number: DE60007585T
Authority: DE
Inventors: Robert Guyot
Original assignee: LA SUCRERIE COOPERATIVE DE BAZANCOURT BAZANCOURT; La Sucrerie Cooperative De Bazancourt; SUCRERIE COOPERATIVE DE BAZANC; Maguin SAS
Current assignee: LA SUCRERIE COOPERATIVE DE BAZANCOURT BAZANCOURT; La Sucrerie Cooperative De Bazancourt; SUCRERIE COOPERATIVE DE BAZANC; Maguin SAS
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: FR2795429A1; FR2795429B1; DE60007585D1; EP1063303A1; ATE257519T1; EP1063303B1; ES2214232T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Reinigen von Zuckersäften, insbesondere von Zuckersäften aus Zuckerrüben, das bei vergleichbarer Qualität des Klarsaftes eine wesentliche Verringerung des Kalkverbrauchs erlaubt, die bis zu 70% des Kalkverbrauchs bei gebräuchlichen Behandlungsanlagen erreichen kann.
Ein Reinigungsverfahren für Zuckersäfte ist bspw. in der Druckschrift US-A 4,795,494 beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß ein Zuckersaft-Reinigungsverfahren, das einen geringeren Kalkverbrauch erlaubt und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zuckersaft-Reinigungsverfahren zu schaffen, das bei einem gegebenen Kalkverbrauch die Filtrierbarkeit der Säfte der ersten und zweiten Karbonatation und den Farbindex des fertigen klaren Saftes verbessert.
Darüberhinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorhandenen Reinigungsanlagen mittels einer geringfügigen Erweiterung der vorhandenen Anlagen und ohne Veränderung der Einrichtungen zur Kalkherstellung, zum Pumpen von Kohlensäuregas und der ersten Karbonatation sowie der zweiten Karbonatation durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Reinigen von Zuckersaft, insbesondere von Zuckerrübensaft, eine Hauptreinigungsschrittfolge auf, die aufeinanderfolgend eine Vorkalkungsbehandlung des Zuckersafts, ggfs. eine Reifungsbehandlung des vorgekalkten Saftes, wenigstens zwei aufeinander folgende Karbonatationsbehandlungen des vorgekalkten Zuckersafts und ggfs. eine Sulfitierungsbehandlung zwischen den Karbonatationsbehandlungsschritten umfasst, wobei dieses Reinigungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es vor der Hauptreinigungsschrittfolge eine Vorreinigungsschrittfolge aufweist, die aufeinanderfolgend besteht aus:

a) Unterziehen der gesamten Menge des zu reinigenden Zuckersafts einer Vorkalkungsbehandlung mit Zugabe der Gesamtmenge oder eines Teiles der von der Hauptbehandlungsfolge herrührenden Schlämme;
b) Unterziehen des vorgekalkten Zuckersafts einer Koagulationsbehandlung;
c) Zugeben eines Ausflockmittels zu dem vorgekalkten und aus dem Behandlungsschritt b) hervorgegangenen koagulierten Zuckersaft und Unterziehen der mit dem Ausflockmittel versehenen Zuckersaftfraktion einer Dekantierung um einerseits einen klaren Vorreinigungs-Zuckersaft und andererseits Vorreinigungs-Schlämme abzuscheiden; und
d) Unterziehen des aus dem Behandlungsschritt c) hervorgegangenen klaren Vorreinigungs-Zuckersafts der Hauptbehandlungsschrittfolge.

Die Hauptbehandlungsschrittfolge des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens umfasst nach dem Behandlungsschritt der ersten Karbonatation aufeinanderfolgend einen Behandlungsschritt der Abscheidung des nach dem ersten Karbonatationsbehandlungsschritt erhaltenen trüben Zuckersafts, um von diesem einen ersten klaren Hauptsaft und Schlämme der ersten Karbonatation abzuscheiden und ggfs. einen Behandlungsschritt der Sulfitierung des ersten klaren Hauptsafts bevor dieser dem Behandlungsschritt der zweiten Karbonatation unterzogen wird. Ein Teil oder die Gesamtmenge der Schlämme der ersten Karbonatation werden normalerweise bei der Vorkalkungsstufe der Vorreinigungsschrittfolge recycelt. Die Fraktion der ggfs. nicht recycelten Schlämme der ersten Karbonatation wird den Vorreinigungs-Schlämmen vor der Filtration zugemischt.
Der Trübsaft der zweiten Karbonatation wird ebenfalls in der Regel einem Abscheidungsbehandlungsschritt unterzogen, um einen zweiten klaren Hauptsaft und Schlämme der zweiten Karbonatation abzuscheiden. Der zweite klare Saft kann einem Entkalkungsbehandlungsschritt und ggfs. einen Sulfitierungsbehandlungsschritt sowie der Zugabe von Natriumbisulfit unterzogen werden, bevor er einem Verdampfungsbehandlungsschritt unterzogen wird.
Ein Teil oder die gesamte Menge der Schlämme der zweiten Karbonatation werden an der Vorkalkstufe der Vorreinigungsschrittfolge recycelt. Die Fraktion der ggfs. nicht recycelten Schlämme der zweiten Karbonatation wird den Schlämmen der Vorreinigung vor der Filtrierung zugemischt.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Reinigung eines Zuckersafts, die über eine Hauptanordnung von Behandlungseinheiten verfügt, welche hintereinander liegend eine Vorkalkungseinheit, ggfs. eine Reifungseinheit und wenigstens eine erste und eine zweite Karbonatationseinheit aufweist, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, dass sie außerdem eine Anordnung von Vorreinigungseinheiten aufweist, die umfasst

– eine Vorkalkungseinheit, der die gesamte Menge des zu reinigenden Zuckersaftes zugeführt wird;
– eine Koagulationseinheit, der gleichzeitig der vorgekalkte Zuckersaft und ein Koagulationssmittel zugeführt werden;
– ein Mittel, um den koagulierten Zuckersaft und ein Ausflockmittel gleichzeitig in eine Dekantiereinheit einzubringen, in der einerseits ein klarer Vorreinigungs-Zuckersaft und andererseits Vorreinigungsschlämme abgeschieden werden; und
– ein Mittel, um den klaren Vorreinigungs-Zuckersaft in die Vorkalkungseinheit der Hauptanordnung von Behandlungseinheiten einzubringen.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte Figur, welche schematisch eine erfindungsgemäße Reinigungsanlage veranschaulicht.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Reinigungsanlage dargestellt, die eine Hauptanordnung A von Behandlungseinheiten und eine Vorreinigungsanordnung B von erfindungsgemäßen Vorreinigungseinheiten aufweist.
Die Hauptanordnung A weist aufeinanderfolgend eine Vorkalkungseinheit 1, eine Reifungseinheit 3, eine erste Karbonatationseinheit 4, eine Abscheideeinheit 5, 5' für einen ersten klaren Hauptsaft JC1 und für Schlämme der ersten Karbonatation, eine zweite Karbonationseinheit 6 und eine Abscheideeinheit 7, 7' für einen zweiten klaren Hauptsaft JC2 und für Schlämme der zweiten Karbonatation auf.
Wie in der Figur dargestellt, kann zwischen der Vor kalkungseinheit 1 und der Reifungseinheit 3 eine Heizvorrichtung 2 angeordnet sein, um den vorgekalkten Saft vor seiner Einführung in die Reifungseinheit 3 zu erwärmen.
Gegebenenfalls kann eine (nicht dargestellte) Sulfitierungseinheit nach der Abscheideeinheit 5, 5' zur Behandlung des ersten klaren Hauptsaftes JC1 und/oder nach der Abscheideeinheit 7, 7' zur Behandlung des zweiten klaren Hauptsaftes JC2 vorgesehen sein.
Der im Vorstehenden beschriebene Hauptkomplex stellt eine klassische Reinigungsanlage für Zuckersäfte, wie Zuckerrübensäfte dar.
Die oben genannte klassische Reinigungsanlage arbeitet wie folgt:

– ein mittels jeden bekannten Extraktionsverfahrens gewonnener Zuckersaft, bspw. ein Diffusionszuckersaft wird in die Vorkalkungseinheit 1 eingeführt, wo er mit einer erheblichen Menge Kalk (CAO) vermischt wird, die sich in der Regel auf eine Zugabe von 10 bis 24 g CAO pro Tonne Zuckerrüben beläuft.
– Der vorgekalkte Saft wird in der Regel (mittels der Heizvorrichtung 2) auf eine Temperatur in der Größenordnung von 83° bis 85°C erhitzt und dann in eine Reifungseinheit 3 und anschließend in eine Einheit der ersten Karbonatation 4 eingebracht, wo er mit CO₂ vermischt wird, das von einem Kalkofen kommt.

Der von der ersten Karbonatationseinheit 4 kommende erste Trübsaft JT1 wird sodann in eine Abscheideinheit 5, 5' eingeführt, die zum Beispiel Eindickungsfilter oder Dekantiervorrichtungen enthält, um einen ersten klaren Hauptsaft JC1 und Schlämme der ersten Karbonatation abzuscheiden.
Der ggfs. sulfitierte Klarsaft JC1 wird sodann auf eine Temperatur in der Größenordnung von 92° bis 95°C aufgeheizt und in eine Einheit der zweiten Karbonatation 6 eingebracht, wo er von Neuem mit Kohlendioxidgas behandelt wird und eine ergänzende Karbonatation bis zu einem PH-Wert von in der Regel 9 bis 9,3 erfährt.
Der Trübsaft JT2 der zweiten Karbonatation wird sodann in eine Abscheideeinheit 7, 7' eingegeben, die im Wesentlichen der vorhergehenden entspricht, wo ein zweiter Klarsaft JC2 von den Schlämmen der zweiten Karbonatation abgeschieden wird.
Der Klarsaft JC2 kann sodann verschiedenen klassischen Verfahrensweisen unterzogen werden, wie einer Sulfitrierung (SO₂-Behandlung), einer Entkalkung und einer Zugabe von Natriumbisulfit bevor er zu einer (nicht dargestellten) mehrstufigen Verdampfungseinheit gelangt, um dort kristallisiert zu werden.
Die Sulfitierungen der Klarsäfte oder die Zugabe von Natriumbisulfit dienen dazu eine vollständige Entfärbung des fertigen Saftes sicherzustellen.
Als Variante können für die Entfärbung der Säfte Behandlungen mit Aktivkohle eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß weist die Anlage zusätzlich eine Vorreinigungsanordnung B auf, die eine Vorkalkungseinheit 8, eine Koagulationseinheit 10, eine Dekantiereinheit 11, in der der zu reinigende Zuckersaft behandelt wird, bevor er der Hauptanordnung A zugeleitet und dort der Hauptbehandlungsschrittfolge unterzogen wird, auf.
Erfindungsgemäß wird die gesamte Menge des zu reinigenden Zuckersafts, bspw. eines Diffusionszuckersafts, in die Vorkalkungseinheit 8 eingebracht, wo der zu reinigende Zuckersaft mit der Gesamtmenge oder einem Teil der von der Hauptbehandlungsschrittfolge herrührenden Schlämme der ersten und der zweiten Karbonatation sowie ggfs. einer geringen Menge Kalkmilch vermischt wird. Die Verweildauer in der Vorkalkungseinheit 8 liegt zwischen 2 min und 30 min, in der Regel bei etwa 20 min und die Behandlungstemperatur liegt in der Regel zwischen 40° bis 80°C, vorzugsweise zwischen 68° und 75°C. Die Menge der ggfs. verwendeten Kalkmilch entspricht einer Menge, die gleichwertig mit 0,3 bis 3 g/Liter CAO ist.
Die aus der Vorkalkungseinheit 8 kommende vorgekalkte Mischung wird sodann, ggfs. nach einer Erwärmung auf eine Temperatur von 78°C oder mehr, üblicherweise etwa 80°C bis 83°C, in einer Heizvorrichtung 9 in eine Koagulationseinrichtung 10 eingebracht, wo sie mit einem Koagulationsmittel vermischt wird. Die normalerweise verwendete Menge Koaguliermittel liegt bei 2 bis 5 ppm pro Liter. Die Koagulationszeit liegt normalerweise zwischen 5 min und 30 min, vorzugsweise zwischen etwa 10 bis 15 min.
Der in der Koagulationseinheit 10 koagulierte Saft wird sodann unter Zugabe eines Ausflockmittels, üblicherweise in der Menge von 2 bis 5 ppm/Liter zu einer Dekantiereinheit 11 gebracht, wo der Vorreinigungs-Klarsaft JCs und sekundäre Schlämme abgeschieden werden. Die Verweilzeit in der Dekantiereinheit 11 ist normalerweise in der Größenordnung von 20 min bis 30 min. Der Vorreinigungs-Klarsaft JCs wird sodann in die Vorkalkungseinheit 1 der Hauptanordnung A eingebracht, um der Hauptbehandlungsschrittfolge unterzogen zu werden, wie diese oben beschrieben wurde.
Auf der anderen Seite werden die ggfs. einer nicht recycelten Fraktion von Schlämmen der ersten und zweiten Karbonatation zugemischten Vorreinigungs-Schlämme von der Dekantiereinheit 11 zu einer Abscheideeinheit 12, bspw. einer Filterpresse zur Filtration und Entzuckerung geleitet, wobei einerseits entzuckerte Schäume und andererseits ein Filtrat erhalten werden, das in der Regel mit dem aus der Dekantiereinheit 11 kommenden Vorreinigungs-Klarsaft JCs recycelt wird.
Gegebenenfalls kann dem Koagulationsmittel in der Koagulationseinheit 10, falls erforderlich, eine geringe Kalkmenge zugegeben werden.
Im Rahmen einer Erweiterung bestehender Anlagen kann die Vorreinigungs-Hilfsanordnung B ohne Änderung der Anlagen zur Kalkherstellung, zum Pumpen von CO₂-Gas und von Einheiten der ersten und zweiten Karbonatation verwirklicht werden.
Das Verfahren und die Reinigungsanlage gemäß der Erfindung erlauben es die Filtrierbarkeit der Trübsäfte der ersten und zweiten Karbonatation und den Farbindex des Kalksafts der zweiten Karbonatation bei einem vorgegebenen Kalkverbrauch zu verbessern.
Darüberhinaus ermöglicht es das Verfahren die gleiche gesamte Wirksamkeit der Reinigungsbehandlung wie das klassische Verfahren zu erzielen (Reinheit und Färbung des Klarsafts der zweiten Karbonatation). Schließlich verringert das erfindungsgemäße Verfahren die Abfälle, wie etwa Schäume der ersten Karbonatation (zumindest 10 bis 25 kg pro Tonne behandelter Zuckerrübe) und demgemäß des in die Atmosphäre abgegebenen CO₂.
Der Zuckerverlust in den Schäumen wird in gleichem Maße wie die Schaummenge reduziert.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Fall von Zuckerrüben minderer Qualität noch deutlicher.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Zuckersaft, insbesondere von Zuckerrübensaft, mit einer Hauptfolge aufeinanderfolgender Behandlungsschritte (A), die eine Vorkalkungsbehandlung (1), ggfs. eine Reifungsbehandlung (3) und wenigstens zwei aufeinander folgende Karbonatationsbehandlungen (4, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine sekundäre Behandlungsschrittfolge (B) umfasst, die besteht aus: a) Unterziehen der gesamten Menge des zu reinigenden Zuckersafts einer Vorkalkungsbehandlung (8) unter Zugabe der Gesamtmenge oder eines Teils der von der Hauptbehandlungsschrittfolge herrührenden Schlämme; b) Unterziehen des vorgekalkten Safts einer Koagulationsbehandlung (10) mit einem Koagulationsmittel; c) Unterziehen des koagulierten Zuckersafts einer Dekantierung (11) unter Zugabe eines Ausflockmittels, um einen klaren Vorreinigungs-Zuckersaft (JCs) von den Vorreinigungs-Schlämmen abzuscheiden; und d) Unterziehen des klaren Vorreinigungs-Zuckersafts (JCs) der Hauptbehandlungsschrittfolge.
Verfahren nach Anspruch 1, das eine erste und eine zweite Karbonatationsbehandlung (4, 6) aufweist, die Schlämme der ersten bzw. der zweiten Karbonatation erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fraktion der Schlämme der ersten und der zweiten Karbonatation in die Vorkalkungsstufe (8) der Vorreinigungs-Behandlungsschrittfolge recycelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbehandlungsschrittfolge nach der ersten Karbonatationsbehandlung (4) und/oder der zweiten Karbonatationsbehandlung (6) eine Sulfitierungsbehandlung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkalkungsbehandlung (8) die Zugabe einer Kalkmilchmenge aufweist, die einem Äquivalent von 0 bis 3 g/Liter CAO entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkalkungsbehandlung bei einer Temperatur von 40° bis 80°C, vorzugsweise 68° bis 76°C stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Vorkalkungsbehandlung zwischen 5 min bis 30 min, in der Regel ca. 20 min, beträgt.
Zuckersaftreinigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die aufweist: – eine Hauptanordnung (A) von Behandlungseinheiten, die enthält: – eine Vorkalkungseinheit (1); – ggfs. eine Reifungseinheit (3); – eine erste Karbonatationseinheit (4), – eine erste Abscheideeinheit (5, 5'), – eine zweite Karbonatationseinheit (6) und – eine zweite Abscheideeinheit (7, 7'), dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine Anordnung (B) von Vorreinigungseinheiten aufweist, die enthält: – eine Vorkalkungseinheit (8), der die gesamte Menge des zu reinigenden Zuckers zugeführt wird, – eine Koagulationseinheit (10), der gleichzeitig den vorgekalkten Zuckersaft und ein Koagulationsmittel zugeführt erhält, – eine Dekantiereinheit (11), die den koagulierten Zuckersaft unter Zugabe eines Ausflockmittels zugeführt erhält, um einerseits einen klaren Vorreinigungs-Zuckersaft (JCs) und andererseits Vorreinigungs-Schlämme abzuscheiden und – ein Mittel um den klaren Vorreinigungs-Zuckersaft in die Vorkalkungseinheit (1) der Haupteinheit von Behandlungseinheiten rückzuführen.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine Behandlungseinheit (12) für Sekundärschlämme um daraus ein Filtrat abzuscheiden und ggfs. ein Mittel aufweist, um dieses Filtrat dem aus der Dekantiereinheit (11) austretenden klaren Zucker saft beizugeben.
Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptanordnung (A) von Behandlungseinheiten außerdem eine Sulfitiereinheit hinter der ersten Karboantationseinheit (4) und/oder der zweiten Karboantationseinheit (6) aufweist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, um die Gesamtmenge oder einen Teil der Schlämme der ersten und zweiten Karbonatation in die Vorkalkungseinheit (8) zu recyceln.