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Verfahren zur Herstellung von kristallenem Dextrosehydrat hoher Reinheit
aus konvertierter Stärkelösung Die Erfindung betrifft die Herstellung von kristallinem
Dextrosehydrat hoher Reinheit aus konvertierten .Stärkelösungen und bezweckt in
erster Linie ein Verfahren zur Kristallisierung des Konvertersaftes und zur Gewinnung
der Kxistalle aus der Füllmasse, wodurch ein reineres, weißeres und glänzenderes
Produkt erhalten wird, als es nach den bisher üblichen Verfahren erzielbar ist,
ohne wesentliche Vergrößerung der Anlage oder Verteuerung der Herstellung.
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Es ist- bekannt, Konvertersaft zu kristallisieren, seine Mutterlauge
zwecks Erzielung einer zweiten Dextroseausbeute zu kristallisieren, welche wieder
eingeschmolzen und dem Konvertersaft zugefügt wird und den Erstzucker nach dem Abschleudern
und Auswaschen wieder einzuschmelzen und ihn erneut zu kristallisieren, um ein Endprodukt
von höherer Reinheit zu erhalten, wobei ein wesentlicher Teileiner jeden. Füllmasse
als ;Saat für die nächste Beschickung dient. Dieses Verfahren ist hauptsächlich
aus zwei Gründen nachteilig. Es erfordert in erster Linie eine größere Einrichtung
als das übliche zweistufige Kristallisationsverfahren, bei dem der Konvertersaft
zur Kristallisation gebracht, die Mütterlauge ,erneut kristallisiert und der Zweitzucker
nach dem Einschmelzen dem in die Schlußkristallisation gehenden Konvertersaft zugefügt
wird. Der zweite Nachteil besteht darin, daß der Erstzucker eine so hohe
Reinheit
aufweist, daß nicht die gesamte darin enthaltene kristallisierbare Dextrose durch
eine einzige Kristallisation. gewannen werden kann, was entweder dazu zwingt, die
hierbei anfallende Mutterlauge direkt einer erneuten Kristallisation zu unterwerfen,
oder falls diese Mutterlauge zu einer anderen Kl;istallisation rückgeführt wird,
wird die Reinheit des Saftes für eine solche andere Kristallisation derart gesteigert,
daß eine zusätzliche oder vierte Kristallisation notwendig ist, d. h. eine Kristallisation
eines Saftes, der die Schlußmutterlauge sein sollte und welcher aus dem Verfahren
als erschöpfter Saft ausgetragen werden soll, falls nicht ein Verlust an Dextrose
in Kauf genommen wird.
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Das vorliegende Verfahren umfaßt zunächst ,las Waschen lediglich der
hochreinen Dextrose, wodurch die in das Verfahren rückgeführte Menge des Waschwassers
auf einen Mindestwert gebracht wird, 2. die Verwendung des Zweitzuckers als Saat
für die Erstkristallisation und 3. den Zusatz der Mutterlauge aus der Schlußkristallisation
der hochreinen Dextrose zum Konvertersaft, welcher der Erstkristallisation zugeführt
wird. Als Ergebnis dieser Mittel wird die Reinheit der Säfte aller Kristallisationsbehandlungen
niedrig gehalten und derart ausgeglichen, daß nur drei Kristallisationen erforderlich
sind. Ferner wird der Umfang der Einrichtung für die Erstkristallisation und die
Kristallisation der hier anfallenden Mutterlauge so verringert, daß .ein Ausgleich
für die zusätzliche Einrichtung geschaffen ist. die zur Kristallisation des geschmolzenen
Erstzuckers erforderlich ist, wodurch ein Zucker von höherer Reinheit, Weiße und
Glanz bei im wesentlichen nicht höheren Kosten erhalten wird als der weniger reine
Zucker nach dem alten zweistufigen Kristallisationsverfahren.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden,
welche eine bevorzugte Ausbildungsform des Verfahrens im Fließschema darstellt.
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Die Stärke wird in beliebiger Weise zu einer Dextroselösung konvertiert,
welche für die Kristallisation geeignet ist und beispielsweise 89 bis goo;ö Trockensubstanz
enthält. Der Konverter ist in der Zeichnung mit i bezeichnet. Der konvertierte Saft
kann unmittelbar ohne die übliche Adsorptionsbehandlung über Knochenkohle oder mit
aktiver Kohle konzentriert werden. Der Konvertersaft kamt jedoch entweder vor und/oder
nach der Konzentrierung durch erschöpfte oder teilweise erschöpfte Knochenkohle,
im Schema mit 2 bezeichnet, geleitet werden, um einige der adsorbierbaren Verunreinigungen
zu beseitigen. Natürlich wird - die - konvertierte Flüssigkeit gewöhnlich in Tuch-
oder anderen geeigneten Filtern zwecks Beseitigung suspendierter Teilchen vor oder
nach dem Konzentrieren filtriert. Die Konverterflüssigkeit wird dann in der Vakuumpfanne
3 auf ein spezifisches Gewicht von 1,263 i, entsprechend einer Dichte von etwa 3o°
B6, eingedampft und der Hauptteil des konzentrierten Saftes weiter bis auf ein für
die Kristallisation geeignetes spezifisches Gewicht von 1,3855, entsprechend einer
Dichte von etwa q.o° B@, in der Vakuumpfanne q. eingedampft, entweder ohne Adsorptionsbehandlung
oder nach Hindurchführen durch erschöpfte Knochenkohlefilter 2a, und dann in den
Kristallisator 5 übergeführt, welcher im nachstehenden als Rohkristallisator bezeichnet
wird, vorzugsweise zusammen mit Abläufen, d. h. Mutterlauge, aus einer noch zu beschreibenden
späteren Kristallisation, auf eine Masse von kristalliner Dextrose, welche mit Konvertersaft
aus der Vakuumpfanne 3 vermischt ist, wie es unten näher beschrieben wird. Die Menge
dieser Saatmischung, welche etwa zur Hälfte aus Flüssigkeit und zur Hälfte aus fester
Phase besteht, ist vergleichsweise groß und beträgt beispielsweise 3o% der Beschickung
des Kristallisators 5 - entsprechend dem Regelverfahren, wie es in der Patentschrift
468 7 5 i vom 2q.. November 1928 beschrieben ist. Der Kristallisator 5 ist mit geeigneten
Rühreinrichtungen versehen, welche die Masse in langsamer Bewegung halten. Er ist
ferner mit einem Wassermantel zum Hindurchleiten von Kühlwasser versehen, das in
üblicher Weise eingeführt wird, nachdem die Kristallisation für eine gewisse Zeit
vorgeschritten ist, zum Zwecke, die natürliche Abstrahlung bei der Herabsetzung
der Temperatur der kristallisierenden Masse zu unterstützen, wovon die fortgesetzte
Übersättigung und Kristallisation abhängt.
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Die in den Rohkristallisator 5 eingeführte Flüssigkeit stellt einen
vergleichsweise unreinen Saft dar, und die Kristallmasse, welche aus dem Kristallisator
in die Schleuder 6 ausgetragen wird, ergibt einen Zucker mit vergleichsweise niedriger
Reinheit, welcher vorzugsweise nicht mit Wasser gewaschen wird, weil dieser Zucker
geschmolzen und umkristallisiert werden soll und das Waschen mit Frischwasser einen
gewissen Verlust an Zucker mit sich bringt, welcher vom Waschwasser gelöst wird.
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Der Zucker aus der Schleuder 6 gelangt in einen Schmelzbehälter 7
und die von der Schleuder 6 ablaufende Mutterlauge in einen Verdünnungs- und Ansäuerungsbehälter
8, wo sie mit bei 9 eingeführtem Wasser verdünnt und mit bei i o eingeführter Salzsäure
oder einer anderen geeigneten hydrolysierenden Säure angesäuert wird, worauf die
Flüssigkeit
im Rekonverter i i unter Einwirkung von Wärme und Druck
gemäß dem Verfahren der Patentschrift 531472 oder der Patentschrift 567 o65
oder vorzugsweise der älteren Patentschrift J 56916 konvertiert -wird, welch letzteres
Verfahren in dem nachstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die in i i rekonvertierte
Flüssigkeit wird in 12 ganz oder teilweise neutralisiert, in der Vakuumpfanne 13
auf eine geeignete Kristallisationsdichteeingedampft und in einen Zweitkristallisator
14 eingeführt, wo die Kristallisation in üblicher Weise bei Erniedrigung der Temperatur
fortschreitet. Die ersten Abläufe können in den Kristallisator ohne Rekonversion
geschickt werden. Aber dies würde eine Verringerung der Ausbeute bewirken. Bei der
Kristallisation im Zweitkristallisator 14 wird eine gewisse Menge Füllmasse, z.
B. 30 %, vorzugsweise nach jeder Operation zurückgelassen, um als Saat für die nächste
Beschickung zu dienen. Der Rest der Füllmasse im Kristallisator 14 wird der Schleuder
15 zugeführt. Das Hydrol oder die Mutterlauge aus der Schleuderbehandlung ist von
vergleichsweise niedriger Reinheit und wird vorzugsweise bei 16 aus dem Verfahren
ausgetragen und als Nebenprodukt verkauft. Der aus Schleuder 15 verhaltene
Zucker wird vorzugsweise nicht gewaschen, sondern in einen Mischbehälter 17
übergeführt, wo er mit einem Teil der in Vakuumpfanne 3 eingedampften Konverterflüssigkeit
vermischt wird. Die Vermischung mit - der Flüssigkeit findet vorzugsweise bei einer
solchen Temperatur und einem solchen spezifischen Gewicht statt, daß die Mischung
eine schwache Übersättigung aufweist. Diese Mischung aus Saat und Saft wird nun
zum Ansäen des Erst- oder Rohkristallisators 5 benutzt.
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Der aus der Schleuder 6 abgezogene Zucker wird im Schmelzbehälter
7 geschmolzen, welcher vermittels des -.bei 18 eingeführten Wassers beheizt wird.
Diese Flüssigkeit wird einer Kohlefiltration oder anderen Adsorptionsbehandlung,
beispielsweise mit feinverteilter aktiver Kohle, bei i9 unterworfen, in einer Vakuumpfanne
20 konzentriert und dann in den Schluß- oder Weißkristallisator 2 i mit oder ohne
Saat eingeführt; vorzugsweise werden etwa 2o% einer jeden Beschickung als Saat für
die nächste Kristallisation zurückgehalten. Die für diese Kristallisation dienende
Flüssigkeit hat eine hohe Reinheit, beispielsweise zwischen 94 und 98%, und ein
spezifisches »Gewicht zwischen beispielsweise 1,3465 und 43725, entsprechend einer
Dichte zwischen 37 und 39° B6, so daß die Kristallisation sehr rasch stattfindet,
und zwar in der hydratisierten Form. Es ergibt sich eine Füllmasse, die eine hohe
Reinheit aufweist und von solcher Beschaffenheit ist, daß sie leicht von ihrer Mutterlauge
in der Schleuder 22 abgeschleudert werden kann. Wegen dieser Eigenschaft der Füllmasse
wird nur eine kleine Menge Frischwasser, das bei 23 eingeführt wird, zum Auswaschen
der Restmütterlauge benötigt. Der bei 24 ausgetragene fertige Zucker ist sehr rein
und weiß, und die Kristalle sind, wenn überhaupt, so nur sehr wenig vom Waschwasser
angelöst und haben daher einen hohen Grad von Glanz im Vergleich mit Kristallen,
bei denen das Auswaschen zufolge der geringeren Reinheit der Schleudermasse verlängert
werden muß.
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Die aus der Schleuder 22 abfließende Mutterlauge, welche eine vergleichsweise
hohe Reinheit besitzt, die beträchtlich höher ist als jene der üblichen ersten Abläufe.
wird vorzugsweise in der Vakuumpfanne 25 auf ein geeignetes spezifisches Gewicht
von 1,3855,
entsprechend- einer Dichte von etwa 40° Be, eingedickt und dann
mit der in den Kristallisator 5 eingeführten, aus Vakuumpfanne 4 kommenden Flüssigkeit
vermischt. Sie kann direkt in die Vakuumpfanne 3 eingeführt werden, wie es mit der
gestrichelten Linie a angedeutet ist. Sie kann auch in besondere Kristallisatoren
zwecks Herstellung eines Zweitzuckers geschickt oder sonstwie im Verfahren wiederbenutzt
werden. Es ist klär, daß bei den Kristallisationen der benutzte Saft vorzugsweise
in die Kristallisatoren eingeführt wird, um eine Füllmassentemperatur zu geben,
die für die Bildung von Dextrosehydrat geeignet ist. Bei heißere Saft ist mithin
eine Kühlung erforderlich, wie es in der Patentschrift 468 75 i beschrieben ist,
und die Temperatur der Mischung aus Saft und fester Phase beträgt vorzugsweise etwa
q.0,6° C (io5° F). Es ist aber auch üblich und wird von der vorliegenden Erfindung
mit umfaßt, die Säfte vor der Kristallisation einer wiederholten Neutralisierung,
Konzentrierung, Adsorption und Filterung zu unterwerfen. Andere Abänderungen innerhalb
des beanspruchten Schutzumfanges ergeben sich für -den Fachmann von selbst.
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Im nachstehenden soll eine bevorzugte Ausbildungsform des Verfahrens
an Hand eines Beispiels erläutert werden, ohne jedoch den Schutzumfang hierauf zu
beschränken. -Ausführungsbeispiel Eine Beschickung von 47 627 kg Saft und Saatkristallen
wird in den Rohkristallisator 5 eingeführt. Diese Beschickung besteht aus 34 0i9
kg Saft, der teilweise aus der Vakuum,-pfanne 4 stammt, während der Rest, angenähert
453 58 kg, aus der Vakuumpfanne 25 stammt. Das spezifische Gewicht beträgt
1,3855,
entsprechend einer Dichte von 4o° Be. Diese Flüssigkeit wird mit 13 6o8 kg der aus
dem Saatmischer 17 kommenden Saatmischung vermischt, die aus 73 Gewichtsteilen Saft
und 27 Gewichtsteilen fester Phase besteht. Der aus der Schleuder 6 in den Schmelzer
7 ausgetragene Zucker besitzt eine Reinheit von etwa 97,5%, und die Abläufe haben
eine Reinheit von etwa 73 0lo, bezogen auf Trockensubstanz. Diese Abläufe werden
mit Wasser auf ein spezifisches Gewicht von 1,134o, etwa 17° B6, verdünnt und mit
45 kg einer 8 %igen Salzsäure bei i o vermischt. Die verdünnte und angesäuerte Lösung
wird im Rekonverter 11 bei 3,5 kg'cm° Dampfdruck während etwa 25 Minuten konvertiert.
Der rekonvertierte Saft wird auf einen pH-Wert von etwa 5,1 neutralisiert, auf ein
spezifisches Gewicht von 1,392o, entsprechend 41,o° Be Dichte, eingedickt und in
den Zweitkristallisator 14 auf eine Saatmischung geleitet, "die aus der vorhergehenden
Beschickung stammt, etwa 30% derselben beträgt und 55 Gewichtsprozent feste Phase
enthält. Das aus der Schleuder 15 abfließende Hydrol besitzt eine Reinheit von etwa
680/6. während der abgeschleuderte Zucker eine Reinheit von etwa 95% aufweist. Der
Zucker wird im Behälter 17 mit der gleichen Menge Konvertersaft aus Vakuumpfanne
3 mit einem spezifischen Gewicht von 1,2631 (3o° Be Dichte) vermischt und die Mischung
in den Rohkristallisator 5 eingeführt.
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Der aus Schleuder 6 kommende Zucker wird auf 71° C mit einer hinreichenden
Wassermenge erhitzt, um der Schmelze ein spezifisches Gewicht von 1,2631 (3o° Be)
zu geben. Nach Filtration durch Knochenkohle bei 19 und Einengen auf ein spezifisches
Gewicht von 1,3465 bis 1,3725 (37 bis 39° B6) bei 20 wird dieser Saft in den Weißkristallisator
21 übergeführt. Vorzugsweise werden 6,8 kg Trockensubstanz Saat in Form von Füllmasse
einer vorhergehenden Kristallisatiin je 45 kg des Saftes verwendet. Die Kristallisation
ist in etwa 48 bis 72 Stunden beendet. Die zum Auswaschen des Zuckers in der Schleuder
22 dienende Wassermenge beträgt etwa 2,3 kg auf 45 kg Zucker. Der fertige
Zucker hat eine Reinheit von 99.9%. Die Abläufe, einschließlich Wasch"vasser, aus
Schleuder 2-- haben eine Reinheit von 89,o0,1o und werden auf ein spezifisches Gewicht
von 13855 (4o° B6 Dichte) in Vakuumpfanne 25 konzentriert, bevor sie in den Rohkristallisator
5 geleitet werden.
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Es wird bemerkt, daß kein gelöster Zucker mit den ersten Abläufen
aus der Schleuder 6 des Rohkristallisators abgeht. Auch die erste Rohkristallisation
und Schleuderung liefert einen ungewaschenen und nicht einen gewaschenen Zucker,
so daß das Korn feiner sein kann als sonst üblich. Diese Änderungen gegenüber der
bisherigen Praxis erhöhen die Gesamtausbeute wesentlich im Vergleich mit anderen
dreistufigen Kristallisierverfahren. Der fertige Zucker stellt einen unkristallisierten
Zucker dar und ist daher von verbesserter Eigenschaft. Die Reinheit des im Kristallisator
21 kristallisierten Saftes ist, obgleich höher als beim gewöhnlichen Konvertersaft,
keinesfalls so hoch, wie sie sein würde, wenn der Zucker vor dem Schmelzen mit Wasser
in üblicher Weise ausgewaschen worden wäre. Dies hat zur Folge, daß die Mutterlauge
aus Schleuder 22 eine genügend niedrige Reinheit aufweist, so daß sie die Reinheit
des dem Kristallisator 5 zugeführten Saftes nicht erhöht, sondern eher schwach erniedrigt,
so daß die aus Schleuder 6 ablaufende Mutterlauge eine vergleichsweise niedrige
Reinheit aufweist, wodurch, selbst wenn ihre Reinheit zufolge der Rekonversion,
wie es bevorzugt wird, erhöht wird, die gesamte darin befindliche kristallisierbare
Dextrose durch eine einzige Kristallisationsbehandlung gewonnen werden kann. überdies
wird die Polymerisation der Dextrose zu Polysachariden im Konverter. die zu einem
größeren Ausmaße stattfindet, wenn die Reinlieit des Saftes erhöht ist, auf einem
Mindestwert gehalten; die Reaktion im Konverter, welche die Depolymerisation von
Polysachariden zu Dextrose und auch die Polymerisation von Dextrose zu Polysachariden
umfaßt, hängt nämlich von der quantitativen Beziehung zwischen Dextrose und höhermolekularen
Zuckern ab. Wenn der Zuckersaft, der durch den Kristallisator 21 läuft, einen hochreinen
Saft darstellt, der aus dem Waschwasser des Zuckers und der Mutterlauge aus Kristallisator
5 besteht und rekonvertiert wird, dann würde eine beträchtliche Zerstörung der Dextrose
im Konverter stattfinden. Für eine wirtschaftliche Rekonvertierung soll der Dextrosegehalt
des Saftes so niedrig als möglich sein.
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Der Hinweis, daß der Kristallisation im Rohkristallisator nicht die
übliche Behandlung mit Knochenkohle oder Adsorptionsmitteln vorhergeht, soll nicht
besagen, daß eine teilweise Adsorptionsbehandlung vermittels gebrauchter Kohle ausgeschlossen
ist, wie aus dem Diagramm ersichtlich.
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Unter Schleuderung wird jede Behandlung verstanden zur Trennung der
Mutterlauge von den Kristallen, da sie das übliche Mittel darstellt. Es ist jedoch
klar, daß irgendwelche anderen Behandlungsarten der Füllmasse zur Abscheidung der
Mutterlauge von den Kristallen bei dem beschriebenen Verfahren benutzt werden können.