DE69017885T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorbehandlung der Rübenschnitzel vor der Diffusion. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Rübenzuckerextraktion durch Diffusion, welche darin beruht, die Rübenschnitzel im Gegenstrom mit warmem Wasser auszulaugen, um einerseits einen zuckerhaltigen Saft, welcher gereinigt und dann durch Verdampfung eingedickt und anschließend kristallisiert wird, und andererseits extrahierte Schnitzel zu erzeugen, die zwecks Entziehung des Wassers, das zur Extraktion zurückgeführt wird, abgepreßt und daraufhin getrocknet werden.
• Es ist bekannt, zur Verringerung des Pektinstoffgehalts des Saftes und zur Verbesserung der Schnitzelabpressung die Schnitzel vor der Extraktion mit einer Kalziummonosaccharatlösung zu behandeln, die erhalten wird, indem man einem vorab auf eine angebrachte Temperatur abgekühlten zuckerhaltigen Saft Branntkalk zusetzt, um das Kalzium auf den Schnitzeln zu binden.
• Zur Durchführung dieser Behandlung wurde vorgeschlagen (EP-A-0370869), einen aus einem durchlässigen Transportband bestehende Apparat zu benutzen, der die Schnitzel in einer dicken Schicht von der Ladestation bis zum Extraktionsapparat fördert. Während ihres Transports werden die Schnitzel mit einer kalten Monosaccharatlösung (Saccharatsaft) berieselt, die mehrere Male in einem Gegenstromkreislauf durch die Schnitzelschicht geschwickt wird, sodaß die Monosaccharatkonzentration des Saccharatsaftes vom ersten Durchlauf durch die Schnitzelschicht (auf Extraktionsseite) bis zum letzten (auf Ladeseite) nach und nach abnimmt, und die Kalziumbindereaktion auf den Schnitzeln allmählich erfolgt. Vor dieser Behandlung werden die Schnitzel ausgelaugt, um die in den offenen Zellen enthaltenen Feststoffe mitzuschleppen. Als Auslaugesaft kann gereinigter Saft oder vorzugsweise erschöpfter Saccharatsaft benutzt werden, wobei die letztgenannte Lösung den Vorteil hat, das Volumen des zurückgeführten gereinigten Saftes zu reduzieren.
• Aufgrund der Zirkulation im Gegenstrom des Saccharatsaftes und der Schnitzel, müssen die Schnitzel kurz vor ihrem Eintritt in den Extraktionsapparat mit hochmonosaccharathaltigem Saft berieselt werden. Trotz der getroffenen Vorkehrungen (Abtropfzeit, Pressrollen) wird ein Teil des Saccharatsaftes von den Schnitzeln als Retentionssaft in den Extraktionsapparat mitgeschleppt. Monosaccharat ist jedoch im warmen Zustand labil und zerfällt also sofort nach dem Eintritt in den Extraktionsapparat in Saccharose und Kalk, und es ist bekannt, daß die Wirkung des Kalks auf die Schnitzel eine gewisse Anzahl von unerwünschten Reaktionen mit sich bringt: Desacetylierung, Bildung von Kalksalzen, Ausflockung, usw. Wenn der Saccharatsaft aufgrund einer schlecht kontrollierten Aufbereitung hydrierten Kalk (CaOH&sub2;) enthält, wird dieser Nachteil noch verstärkt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Umlauf des Saccharatsaftes in dem Schnitzelvorbehandlungsapparat so zu gestalten, daß der Monosaccharatgehalt des Retentionssaftes weitgehend herabgesetzt oder sogar auf Null reduziert wird, um obengenannte Nachteile zu vermeiden und dabei optimale Bedingungen für die Reaktion zwischen Saft und Schnitzeln aufrecht zu erhalten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Stufe umfaßt, während der die Schnitzel mit einer ersten Kalziummonosaccharatlösung in Berührung gebracht werden, wobei Lösung und Schnitzel im Gegenstrom zirkulieren, und eine zweite Stufe, während der die Schnitzel mit einer zweiten Kalziummonosaccharatlösung in Berührung gebracht werden, wobei Lösung und Schnitzel im Gleichstrom zirkulieren.
• Vorzugsweise werden die Behandlungsbedingungen während der ersten und der zweiten Stufe so gewählt, daß der Endkalziummonosaccharatgehalt der während dieser beiden Stufen benutzten Lösungen praktisch gleich Null ist.
• Nachdem die erste Lösung während der ersten Behandlungsstufe erschöpft wurde, kann man sie benutzen, um die Schnitzel auszulaugen, bevor sie besagter Behandlung ausgesetzt werden.
• Die nach Abschluß der zweiten Stufe aufgefangene zweite Lösung kann zur Aufbereitung der ersten Lösung benutzt werden.
• Zur Durchführung der Erfindung können verschiedene Arten von Reaktoren verwendet 5 werden; wenn ein Apparat mit durchlässigem Förderband benutzt wird, so wird dieser im einlaufseitigen Teil mit einem ersten Satz von Verteilern, Sammlern und Pumpen ausgerüstet, die eine Gegenstrom-Zirkulation einer ersten Kalziummonosaccharatlösung und der Schnitzel erlauben, und im auslaufseitigen Teil mit einem zweiten Satz von Verteilern, Sammlern und Pumpen, die eine Gleichstrom-Zirkulation einer zweiten Kalziummonosaccharatlösung und der Schnitzel erlauben.
• Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegende Abbildung bezieht, welche eine schematische Darstellung einer als Beispiel gegebenen Anlage zur Durchführung der Erfindung ist.
• Diese Anlage umfaßt ein durchlässiges Förderband 10, das aus einem endlosen Bandförderer bestehen kann, der ausschließlich für die erfindungsgemäße Behandlung dient und am Kopfende des Extraktionsapparates angeordnet ist, oder aus dem einlaufseitigen Teil eines Extraktionsapparates mit endlosem durchlässigen Band. Die Schnitzel werden in A auf das Band geladen, auf dem sie eine gleichmäßige und relativ dicke Schicht 12 bilden, und während des Transportes von Punkt A zu Punkt B der Kalzifizierungsbehandlung unterzogen.
• Die Flüssigkeitsverteiler 14 - 19, die von quer zum Band 10 und auf seiner ganzen Breite angeordneten Berieselungsrohren oder Rinnen mit Auslauf gebildet werden, sind dem Förderer entlang verteilt über der Schnitzelschicht angeordnet. Die Sammler 22 - 27 sind unter dem Band angeordnet, um den von den Verteilern abgegebenen Saft aufzufangen, nachdem er die Schnitzelschicht und das Band durchquert hat.
• Die Pumpen 28 - 33 sichern den Umlauf des Saftes von den Sammlern zu den Verteilern.
• Die Verteiler 16 und 17 werden mittels der Pumpen 38 und 40 von zwei Reaktoren 34 und 36 gespeist, in denen der Monosaccharatsaft aus zuckerhaltigem Saft und pulverförmigem Branntkalk erzeugt wird.
• Im normalen Betrieb wird der von dem Verteiler 16 auf die Schnitzelschicht gegebene Saccharatsaft vom Sammler 24 aufgefangen, von der Pumpe 30 abgepumpt und erneut vom Verteiler 15 auf die Schnitzelschicht gegeben; er durchquert somit mehrmals die Schnitzelschicht, bevor er im Sammler 22 aufgefangen wird, wobei Saft und Schnitzel global in entgegengesetzter Richtung zirkulieren. Beim Kontakt mit den Schnitzeln werden die im Saft aufgelösten Kalziummonosaccharationen auf den Schnitzeln gebunden, letztere reichern sich somit allmählich mit Kalziumionen an, während der Saft während dieser ersten Behandlungsstufe immer monosaccharatärmer wird.
• Der Durchsatz und der Monosaccharatgehalt des im Reaktor 34 erzeugten Saftes und die Anzahl von Durchläufen durch die Schnitzelschicht werden derart gewählt, daß der im Sammler 22 aufgefangene Saft praktisch kein Monosaccharat mehr enthält. Dieser Saft wird von der Pumpe 28 abgepumpt und zum Auslaugen der Frischschnitzel C vor der Kalzifizierungsbehandlung benutzt. Ein Teil dieses Saftes wird von den Schnitzeln zurückgehalten und der andere Teil wird nach dem Durchqueren der Schnitzelschicht in einem Sammler 42 aufgefangen, von wo er mittels einer Pumpe 44 zur Saftreinigung überführt wird.
• Der von dem in Schnitzelbewegungsrichtung gesehen direkt hinter dem Verteiler 16 angeordneten Verteiler 17 abgegebene Saccharatsaft wird im Sammler 25 aufgefangen, von der Pumpe 31 abgepumpt und vom Verteiler 18 erneut auf die Schnitzelschicht gegeben; somit durchquert er mehrere Male die Schnitzelschicht, bevor er im Sammler 27 aufgefangen wird; in diesem Teil der Anlage zirkulieren dabei Saft und Schnitzel global in derselben Richtung. Die Bindungsreaktion der Kalziumionen auf den Schnitzeln dauert während dieser zweiten Stufe an, und der Saft wird allmählich monosaccharatärmer.
• Der Durchsatz und der Monosaccharatgehalt des den Verteiler 17 speisenden Saftes und die Anzahl von Durchläufen durch die Schnitzelschicht werden derart gewählt, daß der Monosaccharatgehalt des im Sammler 27 aufgefangenen Saftes praktisch gleich Null ist. Dieser Saft wird mittels der Pumpe 33 in den Reaktor 34 überführt, wo er benutzt wird, um den den Verteiler 16 speisenden Saccharatsaft zu erzeugen. Dieser Reaktor könnte ein einfacher Mischer sein, in dem ein Teil des vom Sammler 27 kommenden Saftes mit von in einem Reaktor, z. B. dem Reaktor 36, erzeugten Saccharatsaft vermischt würde.
• Da es sich bei dem im Reaktor 36 - und evtl. im Reaktor 34 - zur Erzeugung des Saccharatsaftes benutzten Saft um gereinigten Saft handelt, est es von Vorteil, davon nur so wenig wie möglich zu gebrauchen. Im übrigen wird aber die Kalzifizierungsreaktion der Schnitzel durch einen hohen Saftdurchsatz gefördert. Eine zu hohe Saftalkalität kann jedoch die Desacetylierung der Schnitzel fördern. Daher kann es vorteilhaft sein, in jeder der Behandlungsstufen einen Teil des Saftes nach seinem ersten Durchlauf durch die Schnitzelschicht - und eventuell nach den darauffolgenden - zurückzuführen. Man kann derart, wie gestrichelt auf der Abbildung dargestellt, einen Teil des von der Pumpe 31 geförderten Saftes zum Verteiler 17 zurückführen; gleichfalls kann ein Teil des von der Pumpe 30 geförderten Saftes zum Verteiler 16 zurückgeführt werden.
• Alternativ kann der Verteiler 17 mit nur einem Teil des vom Reaktor 36 erzeugten Saccharatsaftes und mit an der Förderseite der Pumpe 31 entnommenem Rückführsaft gespeist werden; der andere Teil des vom Reaktor 36 erzeugten Saccharatsaftes speist dann - mit dem von der Pumpe 33 aus dem Sammler 27 abgepumpten Saft vermischt - den Verteiler 16.
• Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Monosaccharatgehalt der mit den Schnitzeln in den Extraktionsapparat eingeführten Retentionssäfte herabzusetzen und ihn sogar praktisch auf Null zu reduzieren und demzufolge die oben beschriebenen, mit der Anwesenheit eines Kalküberschusses im Einlaufteil der Extraktion verbundenen Nachteile zu beseitigen. Diese Herabsetzung des Monosaccharatgehalts der Retentionssäfte erlaubt es, den Bedarf an Monosaccharat um 20 % - 30 % zu reduzieren, daraus ergibt sich insbesondere eine Verminderung der Investitionen für die Kalkpulver- und Saccharatsaftaufbereitungsanlage und ein gleichmäßigerer Betrieb der Extraktionsanlage, da sie keinen Schwankungen in der Zusammensetzung des Retentionssaftes mehr ausgesetzt ist. Dieses Verfahren erlaubt ferner den Erhalt von klareren, leichter zu reinigenden Extraktionssäften und eines höheren Auslaugesaftdurchsatzes als mit dem bekannten Verfahren und demzufolge eine bessere Auslaugung der offenen Schnitzel.
• Zur Durchführung der Erfindung könnten Geräte anderer Bauart als die oben beschriebene eingesetzt werden. Man könnte insbesondere einen horizontalen Trog oder Behälter anwenden, ausgerüstet mit einer Schnecke zum Schnitzeltransport von einem Ende zum anderen, einem Safteinlaß in einem mittleren Punkt und Sauftauslässen an beiden Enden. Es könnten auch zwei getrennte Reaktoren vorgesehen werden, einen für die Gegenstromstufe und einen für die Gleichstromstufe. Ein Apparat zur Durchführung der Erfindung wird auf alle Fälle einen ersten Abschnitt enthalten, in dem die Schnitzel und eine erste Monosaccharatlösung im Gegenstrom zirkulieren und einen zweiten, in dem die Schnitzel und eine zweite Monosaccharatlösung im Gleichstrom zirkulieren.

Claims (8)

1. Verfahren zur Vorbehandlung von Rübenschnitzeln vor der Extraktion mittels einer Kalziummonosaccharatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Stufe umfaßt, während der die Schnitzel mit einer ersten Kalziummonosaccharatlösung in Berührung gebracht werden, wobei ein Gegenstromumlauf von Lösung und Schnitzeln geschaffen wird, und eine zweite Stufe, während der die Schnitzel mit einer zweiten Kalziummonosaccharatlösung in Berührung gebracht werden und wobei ein Gleichstromumlauf von Lösung und Schnitzeln geschaffen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsbedingungen der ersten Stufe derart gewählt werden, daß der Kalziummonosaccharatgehalt der ersten Lösung nach ihrer Reaktion mit den Schnitzeln in dieser ersten Stufe praktisch gleich Null ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsbedingungen in der zweiten Stufe derart gewählt werden, das der Kalziummonosaccharatgehaltder zweiten Lösung am Ende der zweiten Stufe praktisch gleich Null ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lösung nach ihrer Reaktion mit den Schnitzeln in der ersten Stufe benutzt wird, um die Schnitzel auszulaugen, bevor sie dieser ersten Behandlungsstufe ausgesetzt werden.

5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lösung am Ende der zweiten Stufe benutzt wird, um die erste Lösung aufzubereiten.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lösung durch Vermischung eines Teil des in einem Reaktor erzeugten Monosaccharatsaftes mit der am Ende der zweiten Stufe aufgefangenen Lösung hergestellt wird, und die zweite Lösung durch Vermischung des anderen Teils des in besagtem Reaktor erzeugten Monosaccharatsaftes mit einem zurückgeführten Teil der besagten zweiten Lösung.

7. Apparat zur Durchführung des Verfahrens gemäß iregendeinem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten Teil umfaßt, in dem die Schnitzel und eine erste Kalziummonosaccharatlösung im Gegenstrom zirkulieren, und einen zweiten Teil, in dem die Schnitzel und eine zweite Kalziummonosaccharatlösung im Gleichstrom zirkulieren.

8. Apparat zur Durchführung des Verfahrens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 - 6, ausgerüstet mit einem durchlässigen Förderband, auf das die Schnitzel in einer Schicht mit gleichmässiger Dicke geladen werden und dadurch gekennzeichnet, daß er in seinem einlaufseitigen Teil mit einem ersten Satz von Verteilern (14-16), Sammlern (22-24) und Pumpen (28-30) versehen ist, die es gestatten, eine Gegenstrom-Zirkulation der Schnitzel und einer Kalziummonosaccharatlösung zu schaffen, und in seinem auslaufseitigen Teil mit einem zweiten Satz von Verteilern (17-19), Sammlern (25-27) und Pumpen (31-33), die es gestatten, eine Gleichstrom- Zirkulation der Schnitzel und einer Kalziummonosaccharatlösung zu schaffen.