ES2297041T3

ES2297041T3 - Un procedimiento para la preparacion de azucar blanco y moreno a partir de remolacha azucarera.

Info

Publication number: ES2297041T3
Application number: ES02796190T
Authority: ES
Inventors: Melvin Paul Carter; Ole Christen Hansen; John Jensen
Original assignee: Danisco Sugar AS
Current assignee: Nordic Sugar AS
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: DK1419278T3; EP1419278A2; US20040231663A1; CA2456257A1; WO2003018848A2; DE60224680D1; EP1419278B1; AU2002333199A1; ATE384142T1; RU2004108696A; DE60224680T2; WO2003018848A3; JP2005500078A

Abstract

Un proceso para la preparación de cristales de azúcar a partir de zumo sin refinar de remolacha de difusor mediante purificación seguido por cristalización evaporativa, caracterizado porque el zumo sin refinar se somete a las etapas de a) calentar a 70-95ºC,

Description

Un procedimiento para la preparación de azúcar blanco y moreno a partir de remolacha azucarera.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de cristales de azúcar, como el azúcar blanco y el moreno, mediante la purificación de zumo sin refinar de remolacha seguido de evaporación y cristalización

Antecedente técnico

La preparación convencional del azúcar a partir de remolachas azucareras comprende como primera etapa la preparación de zumo sin refinar de remolacha limpiando las remolachas, cortándolas en grupos de elementos y extracción con agua. La extracción puede realizarse en un difusor y, en consecuencia, el zumo sin refinar se denomina a menudo zumo de difusión o zumo de difusor.

El zumo sin refinar de difusor se purifica luego mediante uno o más tratamientos comprendiendo cada uno una secuencia de tratamiento en un baño de cal, carbonatación y filtración. Mediante el tratamiento en un baño de cal, se añade óxido de calcio o hidróxido de calcio que típicamente eleva el pH por encima de aproximadamente 12,6. Más tarde, el calcio es precipitado por adición de dióxido de carbono (carbonatación) u otro ácido y luego el precipitado es separado del zumo por filtración convencional. Típicamente, la purificación comprende dos de tales tratamientos de precipitación.

Después de los tratamientos de precipitación el zumo se somete a sulfitación (adición de SO_{2}) para impedir la formación de color.

El zumo purificado se evapora luego a una temperatura que empieza a aproximadamente 130ºC y gradualmente cae hasta aproximadamente 80ºC en vacío hasta un jarabe que tiene un contenido en materia seca de aproximadamente 70% en peso y el jarabe se evapora adicionalmente en vacío a 80ºC en una cristalización evaporativa en tres etapas que empieza en un primer cristalizador evaporativo en el que el jarabe se concentra adicionalmente hasta aproximadamente 91% en peso de materia seca y los cristales de azúcar blanco formados en el cristalizador evaporativo son recubiertos mediante una separación de fase como por centrifugación.

El líquido madre se somete a dos etapas adicionales de concentración en un cristalizador evaporativo seguido de centrifugación. Los cristales obtenidos mediante las dos últimas etapas de centrifugación contienen impurezas. Para asegurar un rendimiento suficiente y una calidad final del azúcar pueden ser disueltos y reciclados hasta un primer cristalizador evaporativo mientras el último líquido madre, las melazas, puede usarse como alimentación animal y para fermentación.

Los cristales de azúcar obtenidos a partir de los cristalizadores evaporativos segundo y tercero por el proceso convencional aparece como azúcar moreno (sin refinar). Sin embargo, este azúcar moreno obtenido a partir de remolachas tiene un gusto y olor desagradables que no es aceptable para el consumidor. Por tanto, es necesario redisolver los cristales de azúcar y reciclarlos al primer cristalizador evaporativo aunque esto incremente el coste de la operación y del equipo.

Los tratamientos tradicionales de precipitación con cal y dióxido de carbono son conocidos por ser desventajosos tanto desde un punto de vista medioambiental como de consumo de energía. Por eso, se han hecho varios intentos para encontrar procedimientos de purificación alternativos. En algunos casos el número de tratamientos de precipitación se ha reducido y en otros casos se proponen productos químicos alternativos.

El documento US 5.759.283 (Ekern et al) describe un procedimiento para procesar remolachas azucareras para producir un producto de zumo de remolacha purificado. El zumo es previamente tratamiento en un baño de cal por adición de cal y carbonato de calcio después de lo cual el zumo previamente tratado en un baño de cal es sometido a filtración a través de una membrana de filtración que tiene un tamaño de poro de aproximadamente 0,002 a 0,5 \mum que produce un material retenido que no pasa a través de la membrana del filtro y un material permeado que pasa a través de la membrana. El material permeado es tratado luego con gas dióxido de carbono para eliminar la cal disuelta del material permeado y producir desde allí un producto de zumo de remolacha purificado. El procedimiento limita el número de tratamientos de cal+carbonatación a un tratamiento en lugar de los tradicionales dos tratamientos para producir azúcar blanco a partir de remolachas azucareras pero este tratamiento con productos químicos no se evita completamente.

El documento WO 98/21368 describe un proceso para la clarificación del zumo de remolacha azucarera en el que el tratamiento en un baño de cal y la carbonatación son reemplazados con una etapa en la que el zumo de difusión sin refinar es mantenido por encima de 70ºC a pH alcalino durante el tiempo suficiente para efectuar una aglomeración significativa. Las partículas aglomeradas son separadas por separación de fases como la centrifugación o la filtración. En una realización, la separación implica un tamizado previo y una filtración con membrana. Aunque el tratamiento en un baño de cal y la carbonatación son evitados por este proceso todavía no implica la adición de productos químicos y es necesaria una etapa de ablandamiento convencional.

El documento US 5.902.409 (Kwok et al) clarifica el zumo de azúcar de caña o de remolacha azucarera mediante MF, UF o NF con flujo cruzado. El proceso comprende una etapa de clarificación con adición de productos químicos en la forma de un floculante tal como cal apagada o un tensioactivo catiónico.

El documento EP-A-1.046.718 (Eridania S.p.A. et al) clarifica hasta 50% de zumo de remolacha azucarera sin refinar mediante un tratamiento alternativo basado en pre-filtración seguido de filtración con una membrana mientras la parte remanente del zumo es clarificado por adición convencional de CaO, una primera carbonatación, filtración, una segunda carbonatación y filtración adicional. El material permeado de forma alternativa se mezcla con el zumo claro de la primera carbonatación. Según los ejemplos, el zumo purificado resultante no muestra enormes diferencias con el zumo purificado por el procedimiento tradicional con respecto a pureza, pH, color y alcalinidad. La memoria descriptiva no describe ninguna enseñanza de la preparación de azúcar moreno a partir de remolachas azucareras.

El documento EP-A-0 957 178 (Eridiania) separa partículas orgánicas y minerales cuyo tamaño es mayor de 50 \mum a partir del zumo de remolacha azucarera sin refinar seguido de MF o UF usando membranas de entre un corte de peso molecular (MWCO, las siglas en inglés) de 5.000 Dalton y 0,5 \mum. El zumo es luego concentrado y un primer cultivo de cristales de azúcar blanco es obtenido por cristalización por enfriamiento. Según las enseñanzas del documento EP-A-0 957 178, el uso de la cristalización por enfriamiento en lugar de cristalización evaporativa convencional es una característica esencial que hace posible obtener azúcar blanco de calidad comercial a partir del anterior zumo de remolacha azucarera sin refinar filtrado con membrana. El líquido madre de la primera etapa de cristalización es tratado en dos etapas adicionales de cristalización por enfriamiento dando un segundo y un tercer cultivo de cristales de azúcar. La pureza de estos dos cultivos, especialmente el último, no es suficiente para el azúcar blanco. Estos cultivos son, por tanto, disueltos y reciclados a la primera etapa de concentración/cristalización. En algunos casos, el segundo cultivo de cristales de azúcar puede ser usado como un tipo "particular" de azúcar de calidad comercial que tiene una sombra de un color determinado y una morfología particular. Sin embargo, en caso de que el segundo y tercer cultivos como una alternativa se obtengan mediante cristalización evaporativa, es necesario el retrabajo de los mismos.

La cristalización evaporativa da un rendimiento superior de cristales de azúcar que la cristalización por enfriamiento. Esto significa que los zumos de gran pureza encontrados en Europa del Norte pueden ser evacuados del azúcar en un proceso tradicional de cristalización en tres etapas, mientras la cristalización por enfriamiento requerirá un proceso de cristalización en cuatro etapas. Esto hace más simple y a un coste más eficiente el proceso de cristalización operativa.

Los métodos de cristalización evaporativa y la posterior centrifugación se han desarrollado y optimizado durante décadas, y en toda la industria de la remolacha azucarera puede hacerse uso del equipo actual de buen funcionamiento para procedimientos según procesos establecidos con la ventaja del conocimiento técnico-científico actual y la experiencia de los operarios.

Un uso comercial de la cristalización por enfriamiento enseñado según el documento EP-A-0 957 178 requeriría el desarrollo adicional del equipo óptimo, parámetros de proceso y procedimientos de funcionamiento para un proceso de cristalización por enfriamiento en múltiples etapas. Además, las velocidades de cristalización serían menores a menores temperaturas, que empieza típicamente a aproximadamente 80ºC y luego continúa hasta aproximadamente 30ºC, mientras la cristalización evaporativa se lleva a cabo típicamente a una temperatura constante de aproximadamente 80ºC. Esto significa que los tiempos de cristalización por enfriamiento son más largos, lo que da un mayor volumen de producto en el proceso y, por consiguiente, requiere un mayor volumen del equipo. También, los mecanismos cinéticos y las variables condiciones hidrodinámicas de cristalización por enfriamiento son más complejos, lo que hace más difícil el control y optimización.

Según los datos analíticos descritos, el segundo cultivo obtenido según el documento EP-A-0 957 178 tiene un color de 220 unidades ICUMSA (IU). Este color es más similar al del azúcar blanco de plantación a partir de caña más que azúcar moreno, que a partir de caña tienen típicamente un color de 800 a 8.000 IU. Puede concluirse que el segundo cultivo descrito no es similar a un producto de azúcar moreno de buen sabor que podía reemplazar los conocidos productos de azúcar moreno basado en la caña de azúcar.

El documento US 4.432.806 (Madsen et al) purifica zumo de remolacha azucarera por filtración convencional y UF. Antes de la UF, el zumo de azúcar se somete a un tratamiento químico con un agente oxidante, un complejante o una mezcla de los mismos para transformar los no azúcares de bajo peso molecular en compuestos de mayor peso molecular y transformar compuestos no solubles en compuestos solubles. Este tratamiento químico facilita la etapa UF. Después de la etapa UF, el zumo se somete a tratamiento en un baño de cal convencional. No se muestra cómo preparar un producto de azúcar moreno aceptable a partir de remolachas azucareras por parte de Madsen et al.

El documento US 3.799.806 (Madsen) trata el zumo sin refinar mecánicamente seguido por ajuste de pH hasta pH 11,5 con CaO en caso de zumo de remolacha. El zumo se somete a UF y se purifica adicionalmente por medios convencionales. No se muestra la preparación de un producto de azúcar moreno aceptable a partir de remolachas azucareras.

El documento WO 01/14594 (Tate y Lyle) describe un proceso para la preparación de azúcar blanco a partir de remolachas azucareras por el que no es obtenido zumo sin refinar mediante la difusión convencional. Así el zumo es obtenido mediante una separación mecánica a partir de remolachas maceradas. El zumo obtenido con un contenido de impurezas que difiere de las del zumo sin refinar del difusor convencional es luego purificado mediante una o más etapas de filtración con membrana. En una realización preferida, la purificación incluye una primera UF que usa un corte preferido de peso molecular entre 4.000 y 200.000 dalton seguido de una segunda UF del material permeado usando preferiblemente 1.000 a 4.000 dalton. Finalmente, el segundo material permeado es sometido a nanofiltración (NF) para separar un amplio porcentaje de las impurezas más pequeñas y el material retenido de la NF es evaporado y cristalizado para obtener uno o dos cultivos de azúcar blanco. En varias realizaciones se hace uso de productos químicos como ozono, peróxido de hidrógeno, hidróxido de sodio, dióxido de azufre, sales sulfato o sales sulfitos. No se muestra la preparación de un producto de azúcar moreno aceptable a partir de remolachas azucareras.

El documento EP-B-0 413 796 (Agrana Zucker-Gesellschaft) describe un proceso multietapas para la preparación de azúcar blanco y un azúcar sin refinar especial a partir de remolachas azucareras. En la primera etapa, las remolachas se lavan y se conminutan y luego se blanquean de 70 a 90ºC por calentamiento directo con vapor. El material condensado obtenido contiene saponinas y sustancias odoríferas que no son deseables en los productos azucarados y la fenoloxidasa está inactiva. Este material condensado es purificado por tratamiento en un baño de cal y carbonatación convencionales y se usa para la preparación de azúcar blanco. Las clases de grupos de remolachas que quedan son luego extraídas o prensadas adicionalmente para obtener un zumo de azúcar crudo especial que tiene un alto contenido de sustancias importantes, por ejemplo, vitaminas pero no sustancias amargas ni/u odoríferas ni enzimas. Sin embargo, tal producto contendrá compuestos de elevado peso molecular como proteínas, pectinas, colorantes y sólidos insolubles que pueden hacer el producto inapropiado como sustitutivo del azúcar moreno comercial que tiene un gusto y aroma que tiene su origen en las cañas de azúcar. Además, el proceso enseñado en el documento EP-B-0 413 796 requiere un sistema de extracción que es diferente del sistema de extracción convencional, que están ya disponibles dentro de la industria de la remolacha azucarera.

Junto al azúcar blanco comercial, los productos menos purificados como el azúcar moreno claro y el azúcar moreno dorado son también de interés comercial debido al gusto aromático. Sin embargo, estos productos de azúcar moreno son preparados tradicionalmente a partir de cañas de azúcar porque el azúcar moreno obtenido a partir de remolachas azucareras tiene un regusto no deseado que no es aceptable para el consumidor.

En países con fabricaciones de azúcar basado en las remolachas azucareras, la preparación de productos de azúcar moreno organolépticamente aceptable se basa todavía en materiales de caña de azúcar importados. Así, el azúcar moreno puede ser preparado a partir de una mezcla de aproximadamente 90% en peso de azúcar blanco a partir de remolachas azucareras y aproximadamente 10% en peso de melazas de caña.

Desde un punto de vista económico, no es satisfactorio que los cristales de azúcar sin refinar obtenidos en el segundo y tercer cristalizador evaporativo no pueden ser usados como productos comerciales cuando el azúcar tiene su origen en las remolachas azucareras. De hecho, es un gran consumidor de energía para disolver los cristales una vez más y luego evaporar de nuevo el zumo o jarabe obtenido.

En consecuencia, sería deseable establecer un proceso para la purificación de zumo de remolacha azucarera sin refinar de tal manera que las impurezas que contribuyen al buen gusto y aroma de un producto de azúcar moreno sin refinar estará presente en los cristales obtenidos del segundo y tercero cristalizadores evaporativos sin que se mantenga el regusto y olor desagradables.

Especialmente, sería deseable si todos los diferentes cultivos de cristales de azúcar obtenidos por las etapas de cristalización evaporativa pudieran estar en la forma de productos comerciales. En ese caso, el retrabajo con consumo de energía de cristales con menos pureza por disolución y re-cristalización podían ser reducidas u omitidas dependiendo de la demanda del mercado de los productos de azúcar moreno.

Además, sería deseable evitar el tradicional tratamiento químico del zumo de difusor sin refinar como el tratamiento en un baño de cal y carbonatación.

Finalmente, sería deseable usar las melazas producidas para reemplazar las melazas de caña importada en la fabricación de azúcares moreno.

Breve descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de purificación alternativo sin el tratamiento en baño de cal y carbonatación tradicionales por lo que las impurezas que son no deseadas en productos de azúcar moreno son separadas mientras que las impurezas que proporcionan un buen gusto y aroma permanecerán en los cultivos de cristales que tienen una menor pureza obtenida mediante cristalización evaporativa.

En consecuencia, la presente invención se refiere a un proceso para la preparación de cristales de azúcar a partir de zumo de remolacha azucarera sin refinar mediante purificación seguido de cristalización evaporativa, por el que el zumo sin refinar se somete a las etapas de

a): calentar a 70-95ºC,

b): opcionalmente, filtración previa,

c): filtración con membrana en un filtro que tiene un corte de peso molecular entre 2.000 y 500.000 Dalton,

d): evaporación hasta un contenido de materia seca de entre 60 y 80% en peso en vacío,

e): cristalización mediante evaporación adicional seguido por separación de fase dando como resultado un cultivo de cristales de azúcar, tal como cristales de azúcar blanco, y una fase líquida, y

f): una o más etapas adicionales en las que la fase líquida de la etapa precedente se somete a cristalización por evaporación y separación de fases dando como resultado cultivos adicionales en la forma de cristales de azúcar, tales como cristales de azúcar moreno claro y dorado, y melazas como fase líquida a partir de la última etapa,

: por lo que la secuencia de etapa (d), etapa (e) y una o más etapas (f) se lleva a cabo sin enfriamiento intermedio.

Mediante el proceso inventivo ha sido posible

-: producir azúcar cristalino con valor comercial (vendible) exento de adiciones químicas,

-: eliminar productos residuales que contienen cal que no son deseados por razones medioambientales,

-: reducir el número de etapas de funcionamiento,

-: preparar productos de azúcar moreno deseables a partir de remolachas azucareras sin importación de materias primas de países con cultivo de caña de azúcar,

-: reducir o eliminar completamente el reciclado de azúcar cristalizado con menos pureza por disolución y recristalización,

-: producir melazas con un mejor gusto y aroma que las melazas de remolacha convencional, y

-: producir melazas para mezclar con azúcar blanco para hacer azúcar moreno, por el que se evita la necesidad de usar melazas de caña importada.

Una ventaja del proceso inventivo es que puede incorporarse fácilmente en una fábrica de remolacha azucarera actual debido tanto a la preparación de zumo de difusor de remolacha, sin refinar, y las etapas de evaporación y cristalización (etapas d a f) se llevan a cabo con un equipo que ya está presente en las fábricas actuales.

El alcance de la aplicabilidad de la invención surge de la siguiente descripción detallada. Debería, sin embargo, comprenderse que la descripción detallada y ejemplos específicos son incluidos, fundamentalmente, para ilustrar las realizaciones preferidas, y esas diversas alteraciones y modificaciones dentro del alcance de la protección será obvio para personas expertas en la técnica basado en al descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático del proceso inventivo según una realización preferida usando UF en la etapa (c) y cristalización evaporativa en tres etapas.

La Fig. 2 es un diagrama de flujo esquemático de una realización particular del proceso inventivo que lleva a un azúcar blanco de elevada pureza en un proceso sin productos químicos.

Las siguientes abreviaturas se usan en la fig. 1 y en la fig. 2:

RJ: Zumo sin refinar

PF: Filtración previa

UF: Ultrafiltración

P: Material permeado

EV: Evaporación

TJ: Zumo concentrado

CRIST.: Cristalización (evaporativa)

1.M, 2.M y 3.M: Primera, Segunda y Tercera Masa Cocida

CF: Centrifugación

1.S, 2.S y 3.S: Primer, Segundo y Tercer Cultivo de Azúcar

MOL: Melazas

CRIST. A, B, C y W: Cristalización A, B, C y W

AM, BM, CM y WS: Masas Cocidas A, B, C y W

AS, BS, CS y WS: Azúcar A, B, C y W

WG: W sin tratar*.

* Jarabe sin tratar, primer jarabe, o escorrentía, producido en la centrifugación de una masa cocida o magma.

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Descripción detallada de la invención

El proceso según la presente invención comprende una purificación alternativa del zumo que incluye las etapas de calentar a 70-95ºC (etapa a), una etapa opcional de filtración previa (etapa b) y una etapa de filtración con membrana (etapa (c)) seguido de una multi-etapa convencional de por sí, especialmente tres etapas, cristalización evaporativa (etapas d a f) que sólo difiere del proceso habitual por el hecho de que todos los cultivos de cristales de azúcar no necesitan ser retrabajados mediante disolución y recristalización porque son de por sí comercialmente valiosos y, en consecuencia, productos vendibles debido a sus atractivos gusto y aroma.

El zumo purificado obtenido como material permeado a partir de la etapa c de filtración con membrana tiene un modelo de compuestos no azúcares que quedan en el zumo que es diferente del modelo encontrado en el zumo obtenido por el procedimiento de purificación del zumo convencional de tratamiento en un baño de cal y carbonatación.

Mediante el procedimiento convencional, aproximadamente 35% en peso de compuestos no azúcares se separan del zumo sin refinar de azúcar de remolacha calculado sobre la base de materia seca. Estos compuestos no azúcares incluyen compuestos de peso molecular tanto alto como bajo que incluyen compuestos insolubles en agua como celulosa, sustancias pécticas, proteínas, saponinas, lípidos y cenizas, y sustancias solubles, como monosacáridos, rafinosa, sustancias pécticas, ácidos orgánicos, lípidos, saponinas, proteínas, betaína, colorante, aminoácidos, amidas, sales de amonio, nitratos, nitritos y compuestos inorgánicos (cenizas) como potasio, sodio, calcio, magnesio, cloruros, sulfatos, fosfatos, hierro, aluminio y silicatos.

A pesar de esta separación sustancial de impurezas no azúcares por el procedimiento convencional, el zumo purificado contiene todavía algunas impurezas remanentes que por cristalización en tres etapas se encuentran en una gran concentración en el segundo y tercer cultivos de cristales de azúcar después de separar de los cristales puros (blancos) obtenidos como primer cultivo. Desafortunadamente, estas impurezas remanentes son encontradas en un modelo que hace los cultivos de azúcar moreno organolépticamente inaceptables.

La separación de impurezas no azúcares mediante filtración con membrana de flujo cruzado del zumo de difusión sin refinar según la presente invención deja otro modelo de impurezas residuales. Así, algunas impurezas, que se separan por procesos convencionales de purificación, permanecerán en el zumo. Especialmente, compuestos de bajo peso molecular como ácidos orgánicos, aminoácidos y colorantes, no serán separados del zumo y contribuirán a las atractivas características de los azúcares morenos y melazas obtenidos a partir del zumo.

Además, el sabor menos deseable de los jarabes de remolacha convencionales está asociado, entre otras, con ciertas pirazinas y disulfuro de dimetilo cuyos compuestos están ausentes en melazas de caña. Las pirazinas son una clase de compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno formadas por reacción de glucosa con aminoácidos mediante la reacción de Maillard. Ciertas pirazinas son importantes ingredientes de sabor en alimentos calentados como pan, patatas cocidas y café. Sin embargo, las pirazinas formadas a partir de aminoácidos, como cisteína y metionina, proporcionan un olor sulfuroso menos deseable tal como el del disulfuro de dimetilo, que es un producto de reacción de metionina. Estas reacciones son fomentadas por la elevación del pH del zumo, porque esto incrementa la proporción de aminoácidos en la forma no protonada, que de nuevo incrementa la velocidad de la etapa de condensación inicial en la reacción de Maillard.

Por las anteriores razones, se fomenta un sabor más deseable en los productos finales del azúcar evitando el tratamiento en un baño de cal y mediante la puesta en marcha del proceso inventivo al pH ácido natural - esto es sin adición de productos químicos que ajusten el pH.

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En consecuencia, el proceso inventivo se lleva a cabo, preferiblemente, a un pH no mayor que 7, más preferido a pH de 5,6 a 6,8, como un pH de 5,8 a 6,5. Tales valores de pH son los que se encuentran de forma natural en el zumo cuando no se añaden compuestos de ajuste del pH.

Purificación del zumo

Etapa a

Calentamiento

Para mantener la estabilidad microbiológica del zumo de difusor sin refinar y mejorar las velocidades de filtración, la purificación del zumo se lleva a cabo a elevada temperatura. Así, en la primera etapa el zumo de remolacha de difusión sin refinar obtenido de cualquier manera convencional se calienta entre 70 y 95ºC, preferiblemente entre 75 y 90ºC, tal como aproximadamente 80ºC antes de la etapa o etapas de filtración.

Etapa (b)

Prefiltración

Antes de la filtración con membrana (etapa c), el zumo purificado es, preferiblemente, prefiltrado. El objetivo de la prefiltración es proteger el filtro de la membrana usado en la siguiente etapa (c) de erosión, taponamiento y bloqueo mediante la separación de partículas tales como arena y fibras. Tal filtración de partículas antes de la filtración con membrana es, normalmente, recomendada por los suministradores de filtros de membrana, y la elección efectiva del filtro para la prefiltración depende del filtro de membrana usado. Así, Koch Membrane Systems, Inc., Wilmington, MA, EE.UU., recomienda prefiltración hasta sólo 100 \mum antes de sus membranas espirales, porque tienen un incrementado tamaño del separador que las hace menos propensas a bloquearse. S.C.T., Bazet, Francia, recomienda un filtro previo con un valor límite absoluto de 60 \mum para proteger sus membranas cerámicas.

Es posible usar filtros previos más tupidos por debajo de 5 \mum o al menos por debajo de 15 \mum a través de los que no sólo se separe la arena gruesa sino también la fina. El uso de tales filtros finos para la prefiltración no tiene efecto sobre las características del producto final sino que también puede afectar a la duración útil de las membranas.

Actualmente, se cree que es suficiente separar partículas mayores de 50 \mum para facilitar la siguiente filtración con membrana y proteger los filtros de membrana. Por la presente, la pulpa remanente y las partículas suspendidas como la arena que pueden ensuciar las membranas serán eliminadas por prefiltración.

Preferiblemente, el filtro usado para la prefiltración tiene un tamaño de poro entre 30 y 150 \mum, más preferido entre 45 y 100 \mum, tal como entre 50 y 70 \mum.

Tamices estáticos de tela metálica en cuña curvada están disponibles por debajo de 50 \mum y son una opción para la prefiltración. Otra opción son los filtros con capacidad de retrolimpieza. Un ejemplo es el filtro Phoenix (disponible de Cross Manufacturing Co. (1938) Ltd., Bath, Inglaterra), que es un filtro de serpentín con un valor límite de 50 \mum. Las vías de circulación "turbo" especialmente diseñadas mantienen el material en partículas alejado de los elementos del filtro, reduciendo la frecuencia de re-extracción. El serpentín se abre en la re-extracción permitiendo una limpieza completa y a fondo. La Société des Céramiques Thechniques (S.C.T.), Bazet, Francia, ofrece un filtro previo de autolimpieza con un valor límite absoluto de 60 \mum recomendado para uso antes de su sistema de filtración con membrana "Membralox" que comprende membranas de cerámica en el intervalo de MF y UF. El filtro Phoenix puede también ser obtenido con tamaños de poro de 12 \mum, 25 \mum, 75 \mum y mayores.

Filtración con membrana

El objetivo de la etapa (c) de filtración con membrana es separar todos los sólidos suspendidos y macromoléculas. Esto puede hacerse mediante microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF).

La distinción entre las clases de membrana para MF (microfiltración) y UF (ultrafiltración) varía con los diferentes autores y los intervalos son superponibles. La empresa Osmonics, Inc., Minnetonka, MN, EE.UU., define que la MF sirve para separar en el intervalo de 0,02 a 2,0 y la UF en el intervalo 0,002 a 0,2 \mum correspondiente al intervalo de corte de peso molecular de 500 a 300.000.

Generalmente la MF se usa para retener partículas que oscilan en diámetro de 0,1 a 10 \mum. Los filtros MF se fabrican típicamente de polímeros, o materiales cerámicos, y la mayoría se caracterizan por ser isotrópicos, lo cual significa que los poros de membrana son de igual tamaño en toda la profundidad del filtro. Se usan para separar principalmente compuestos insolubles más que las sustancias solubles de alto peso molecular. Por esta única razón las membranas de UF son preferidas para la presente invención. Otra razón es que las sustancias bacterianas son separadas, mientras puede mantenerse un gran rendimiento en capacidad y estabilidad.

Dependiendo del valor de corte de peso molecular, las membranas de UF separan tanto partículas como macromoléculas con un peso molecular de 2.000 a 500.000 Da (dalton). Estas membranas son normalmente asimétricas o anisotrópicas, lo cual significa que la membrana consiste en una capa extremadamente delgada de polímero homogéneo, que es soportada sobre un sustrato esponjoso tupido. Los poros de la capa fina o "piel" son mucho más pequeños que los poros del resto de la membrana. La piel, por tanto, constituye la principal barrera al transporte y dirige las características de filtración de la membrana de UF.

Los filtros de membrana utilizables para la presente invención oscilan desde filtros de UF con un valor de corte de peso molecular de 2.000 Da o más hasta filtros de MF que retienen partículas de aproximadamente 0,3 \mum. Según Osmonics, Inc., esto corresponde a un corte de peso molecular de aproximadamente 500.000 Da. Para asegurar el modelo atractivo de las impurezas remanentes el preferido límite inferior para el valor del corte es de aproximadamente 5.000 Da, más preferido 7.000 Da y lo más preferido 10.000 Da. El límite superior es de aproximadamente 500.000 Da, preferiblemente 150.000 Da y más preferido 70.000 Da.

Para la presente invención los filtros de membrana preferidos pertenecen al intervalo de UF que asegura que también algunas macromoléculas relevantes son separadas, incluyendo tales macromoléculas como proteínas y pectina y sustancias coloidales que son mayores que 0,05 a 0,1 \mum así como colorantes.

Hay varios tipos de equipos de membrana útiles en el mercado. Estos incluyen tubos, espirales y placas. Las membranas enrolladas en espiral son relativamente baratas y muy compactas. Sin embargo, debido al diseño con un separador de alimentación a modo de red sólo pueden ser usados cuando la pre-filtración se ha llevado a cabo con un filtro suficientemente fino en el intervalo de 100 \mum o más tupido dependiendo del tamaño del separador de malla.

La filtración con membrana se lleva a cabo, preferiblemente, como un flujo cruzado (o flujo tangencial) de la alimentación líquida sobre la membrana. Esto permite la limpieza continua de la superficie de la membrana y grandes proporciones de filtración. La limpieza intermitente de las membranas es requerida con sustancias cáusticas, ácidos, detergentes o una combinación de los mismos para mantener altos caudales del material permeado.

Las membranas de MF y UF han sido propuestas previamente para clarificar el zumo sin refinar para eliminar la turbidez y las partículas coloidales seguido de algunas otras etapas de purificación muy eficaces, tal como la eliminación del color por adición de productos químicos, ablandamiento del zumo (es decir, eliminación de iones Ca y Mg) y cromatografía que usa resinas de intercambio iónico. Sin embargo, tales secuencias de purificación fueron propuestas o usadas con el objetivo de producir azúcar blanca, lo que significa que no era considerado el mantenimiento de las características de impurezas aromáticas y de buen gusto para los productos de azúcar moreno.

En el campo de la filtración con membrana, en los últimos años se han desarrollado membranas de material polímero, de acero inoxidable, de material cerámico y de carbono adecuadas para aplicaciones de azúcar. Ejemplos de compañías que suministran tales sistemas de filtración con membrana son Koch Membrane Systems, Inc., Wilmington, MA, EE.UU. Graver Technologies, Glasgow, DE, EE.UU., S.C.T., Bazet, Francia, Osmonics, Inc., Minnetonka, MN, EE.UU., Danish Separation Systems, Nakskov, Dinamarca, y Applexion, Epone, Francia.

Las membranas enrolladas en espiral tienen un buen rendimiento energético, y son compactas y económicas en su instalación, y son buenas para aplicaciones de concentración y de clarificación. Se hacen de una variedad de materiales polímeros que incluyen fluoruro de polipropileno, de polisulfona y de polivinilideno.

Las membranas tubulares son membranas de amplio diámetro y comprenden materiales polímeros o inertes, que incluyen carbono, materiales cerámicos y metales porosos como el acero inoxidable. Se usan mejor para concentración y clarificación de corrientes en las que las espirales son menos adecuadas, como las corrientes con altos niveles de sólidos suspendidos o en las que hay pre-filtración limitada.

Electrodiálisis

Según una realización preferida del zumo filtrado con membrana obtenido como material permeado puede ser purificado adicionalmente por una etapa opcional de desmineralización de por sí conocido electrodiálisis (ED). Las membranas de ED son sensibles a la temperatura y, por tanto, la temperatura del zumo debe reducirse a 60ºC o menos por ejemplo usando intercambiadores de calor.

El zumo obtenido después de la filtración con membrana tiene normalmente una materia seca de aproximadamente 15% en peso (ºBrix) y puede ser sometida a ED como tal. Sin embargo, un zumo de azúcar de 30% en peso de materia seca tiene máxima conductividad eléctrica que da la más efectiva desmineralización por ED. En consecuencia, el material permeado por filtración con membrana se somete, preferiblemente, a una evaporación preliminar hasta un contenido de materia seca de 25 a 35% en peso antes de la etapa de desmineralización por ED. Después de la desmineralización, el zumo se evapora adicionalmente hasta un contenido de materia seca de 60 a 80% en peso y se somete adicionalmente a cristalización evaporativa como se describe a continuación.

Las unidades de ED utilizables para el tratamiento del zumo de azúcar sin refinar filtrado con membrana están comercialmente disponibles, por ejemplo, de Eurodia Industrie S.A., Wissous, Francia.

Por electrodiálisis, las sales inorgánicas y orgánicas que quedan en el material permeado por filtración con membrana son separadas usando membranas alternativas de intercambio catiónico y aniónico. Se pasa una corriente continua a través del apilamiento de membranas lo que da origen a aniones que se mueven a través de la membrana de intercambio aniónico y los cationes a través de la membrana de intercambio catiónico.

Mediante la ED se separan algunos colorantes de bajo peso molecular. Además, los azúcares morenos obtenidos después de evaporación y cristalización tienen una gran pureza y un menor contenido de cenizas.

La ED es efectiva en la separación de ácidos orgánicos así como de sales inorgánicas. La separación, especialmente, de ácido acético evita un aroma demasiado penetrante de los azúcares moreno.

La separación de sales por ED reduce el pH del zumo, típicamente de 5,2-5,4. Esto causa la inversión de la sacarosa durante el procesado posterior. Si se desea, el pH puede elevarse usando bien una resina de intercambio iónico de base débil o fuerte como un barniz en una parte de la corriente o en la corriente completa. Esto puede ser preferido para la producción de azúcar blanca, donde la pérdida por inversión no es deseable. Sin embargo, para la producción de azúcar moreno, el mayor contenido de inversión da azúcares con una consistencia fina y propiedades más humectantes, que permite un contenido de humedad y consistencia que son preservadas mejor.

En consecuencia, productos de azúcar moreno incluso más aceptables pueden ser producidos a partir de zumo sin refinar filtrado con membrana cuando se usa una etapa de electrodiálisis entre la filtración con membrana y la evaporación final. Los productos finales tienen menos cenizas y ácidos orgánicos, lo que incrementa su pureza sin afectar mucho el aspecto moreno visual. La eliminación de ácidos orgánicos, especialmente ácido acético, impide dominar otros aromas deseables a partir de aldehídos y compuestos relacionados con el licor dando un producto de azúcar moreno más aceptable.

Evaporación y cristalización

Después de la filtración con membrana, el zumo purificado es concentrado por evaporación en la forma normal en un sistema evaporador de efecto múltiple típicamente encontrado en fábricas de azúcar. El zumo concentrado producido es luego cristalizado de la manera normal que usa cristalizadores de evaporación típicamente encontrados en todas las fábricas de azúcar.

Cristalizadores evaporativos utilizables pueden ser cristalizadores evaporativos por lotes o cristalizadores evaporativos en continuo, que son bien conocidos dentro de la industria azucarera. Puede hacerse referencia a P.W. van der Poel, H. Schiweck y T. Schwartz: "Sugar Technology - Beet and Cane Sugar Manufacture", Bartens, 1.998, páginas 780-797.

La cristalización en tres etapas del azúcar se hace de manera convencional usando el equipo especial de cristalización evaporativa por lotes o en continuo desarrollado a lo largo de muchos años por la industria del azúcar.

En la cristalización evaporativa, la necesaria sobresaturación para inducir el crecimiento de cristales se logra por evaporación de agua. El crecimiento de cristales se inicia por nucleación o inyección de suspensión o magma semillero.

En principio, la cristalización evaporativa difiere de la cristalización por enfriamiento descrita en el documento EP-A-0 957 178 por el hecho de que el agua es evaporada por uso de una temperatura suficientemente alta combinada con una presión reducida. Así, en la práctica, la temperatura para la cristalización evaporativa está generalmente por encima de 70ºC, preferiblemente por encima de 75ºC, como alrededor de 80ºC, mientras la temperatura mediante cristalización por enfriamiento llega típicamente por debajo de 30ºC. Esto es necesario porque a diferencia de la cristalización evaporativa no se separa agua para mantener la sobresaturación, de manera que en vez de eso la fuerza directriz para la cristalización tiene que ser mantenida por enfriamiento.

El crecimiento de cristales se lleva a cabo a presión reducida para rendimiento energético y para limitar la formación de color. Los cristales son separados del zumo concentrado por centrifugación de la forma habitual. Sin embargo, por la presente invención es posible omitir un lavado significativo de los cristales con agua y redisolución y reciclado de los cristales de azúcar con menor pureza porque son ahora adecuados como productos de venta fácil debido a las calidades organolépticas de interés.

De esta manera, se aseguran ahorros sustanciales de energía y se incrementa la capacidad del equipo.

Los azúcares moreno obtenidos como segundo y tercer cultivos en la cristalización en tres etapas tienen una interesante calidad y, en consecuencia, tendrán posiblemente un gran mercado en potencia. En caso de que fluctúe la demanda de azúcar moreno, será posible disolver y reciclar los cultivos de azúcar moreno o una parte de los mismos de manera convencional. En ese caso, el proceso inventivo es todavía atractivo porque el azúcar blanco puede ser preparado a partir de zumo de difusor sin refinar sin el uso de ningún otro producto químico. Tal azúcar será más aceptable para una parte creciente de consumidores y los procesos será una mejora medioambiental.

También, las melazas producidas tienen un mejor gusto y aroma si se comparan con melazas de remolacha azucarera convencionales. En consecuencia, las melazas pueden ser mezcladas con el azúcar blanco para producir un producto moreno uniforme especial que permite una completa recuperación de producto y ningún residuo.

Basado en la calidad de las melazas el uso adicional del mismo puede ser contemplado como un ingrediente en alimentos y bebidas incluyendo alimentos y bebidas que son procesados adicionalmente por fermentación o por otro proceso convencional.

Ejemplo 1

Este ejemplo ilustra, con referencia a la fig. 1, una realización preferida del proceso inventivo.

Purificación de zumo de difusor sin refinar

El zumo de difusor sin refinar (RJ) 2 preparado de manera convencional a partir de remolachas azucareras es prefiltrado en un filtro previo (PF) 4 para separar partículas como arena y fibras y otras que puedan dañar los siguientes filtros de membrana. El zumo prefiltrado es filtrado luego con membrana, en la presente realización por ultrafiltración (UF) 6, por lo que los sólidos suspendidos y macromoléculas son separadas con el material retenido. El zumo purificado obtenido como material permeado (P) 8 a partir de la ultrafiltración se somete luego a cristalización evaporativa convencional en 3 etapas.

Cristalización en 3 etapas

El material permeado 8 obtenido anteriormente se evapora primero en vacío en un evaporador (EV) 10 hasta un zumo concentrado (TJ) 12. El zumo concentrado se somete luego a cristalización evaporativa en un primer cristalizador evaporativo (CRIST) 14 con mantenimiento del vacío. La primera masa cocida (1.M) 16 se separa luego en una primera centrífuga (CF) 18 todavía en vacío. El término masa cocida se usa dentro del sector de la fabricación de azúcar para una mezcla de cristales de azúcar y jarabe obtenidos en un cristalizador de evaporación o de enfriamiento. En la primera centrífuga 18 la masa cocida se separa en un primer cultivo de cristales de azúcar (1.S) 20 y un líquido madre o jarabe 22. El jarabe 22, estando todavía en vacío, es luego tratado en un segundo cristalizador de evaporación 24 y de la misma manera ya descrita la segunda masa cocida (2.M) 26 obtenida es separada en una segunda centrífuga 28 en un segundo cultivo de cristales de azúcar (2.S) 30 y un jarabe 32. Más tarde, de la misma manera, el jarabe 32, estando todavía en vacío, es tratado en un tercer cristalizador de evaporación 34 para obtener una tercera masa cocida (3.M) 36, que es separada en una tercera centrífuga 38 en un tercer cultivo de cristales de azúcar (3.S) 40 y el líquido madre en forma de melazas (MOL) 42.

Los tres cultivos de cristales de azúcar 20, 30 y 40 son todos productos comercialmente útiles como azúcar blanco, azúcar moreno claro y azúcar moreno dorado, respectivamente. Así - en contra del procedimiento convencional - no es necesario disolver el segundo y tercer cultivos de cristales de azúcar 30 y 40 y reciclar el azúcar disuelto hasta el primer cristalizador de evaporación 14.

Ejemplo 2

Un zumo de difusión sin refinar obtenido de una manera convencional a partir de remolachas azucareras se calentó a 80ºC y se prefiltró en un prefiltro de tamiz vibratorio de 50 \mum de Sweco, Estocolmo, Suecia. El material filtrado obtenido se filtró luego con un filtro de membrana de UF de 30 kDa nominales.

La eficiencia de la purificación es ilustrada por los análisis mostrados en la Tabla 1.

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TABLA 1 Análisis de zumo antes y después de una membrana de UF de 30 kDa

1

Parece que la UF incrementó la pureza del zumo en un 1% y redujo el color en un 54%.

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Ejemplo 3

Usando el procedimiento descrito en el ejemplo 1, un zumo de difusión sin refinar obtenido de manera convencional a partir de remolachas azucareras se calentó a 80ºC y se prefiltró en un prefiltro de tamiz vibratorio de 50 \mum de Sweco, Estocolmo, Suecia. El filtrado obtenido se filtró luego en un filtro de membrana de UF de 30 kDa nominales.

El zumo purificado con UF se evaporó entre 130 y 80ºC hasta un zumo concentrado o jarabe que tiene un contenido de materia seca de aproximadamente 70% en peso. El jarabe se sometió a cristalización evaporativa a 80ºC en vacío en tres etapas con separación intermitente de los cristales obtenidos por centrifugación, manteniéndose la temperatura a 80ºC. Esto dio un primer cultivo de cristales de azúcar blanca con un color de 86 IU (unidades ICUMSA), un segundo cultivo de azúcar moreno claro con un color de aproximadamente 2.500 IU y un tercer cultivo de azúcar moreno dorado con un color de aproximadamente 11.000 IU.

Las cantidades de las corrientes de producto y de datos analíticos aparecen en la tabla 2 siguiente:

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TABLA 2 Ejemplo 3

2

El azúcar moreno claro y el azúcar moreno dorado obtenido como el segundo y tercer cultivos, respectivamente, son comparados en la tabla 3 con el producto actual de azúcar moreno, "harina morena" hecha mezclando azúcar blanco con aproximadamente 10% en peso de melazas de caña.

TABLA 3

3

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Aunque el color de la "harina morena" medido es similar a la del azúcar moreno dorado obtenido como tercer cultivo de azúcar parecen, de hecho, visualmente, bastante diferentes. Así, el nuevo producto tiene un color moreno dorado más atractivo comparado con el color moreno chocolate claro de la "harina morena". Además, los dos nuevos productos de azúcar moreno tienen un gusto y aroma favorables que los hacen atractivos para los consu-
midores.

Los azúcares moreno claro y dorado obtenidos son evaluados organolépticamente para combinar sinergísticamente el gusto ácido-amargo natural de los no azúcares encontrados en las melazas de remolacha natural con el dulzor de la sacarosa que da un perfil de sabor agradable más similar a un producto basado en la caña que un producto basado en la remolacha convencional. Esto hace estos productos de azúcar moreno nuevos porque están basados en jarabe de origen remolacha, en vez del origen de caña de la que se basan tradicionalmente los azúcares moreno.

El proceso de purificación de zumo convencional consume típicamente entre 2,2 y 3,5 toneladas de piedra caliza por cada 100 toneladas de remolacha y 0,14 a 0,22 toneladas de coque. Estos gastos se ahorran con el proceso inventivo. Además, se evitan los problemas asociados con la eliminación del lodo de cal usado en el proceso de carbonatación mediante el proceso inventivo.

Además, a medida que se evita el reciclado del segundo y tercer cultivos de azúcar por la presente invención, se reduce la cantidad de masa cocida que ha de ser procesada en la fábrica de azúcar desde aproximadamente 62 kg por cada 100 kg de remolachas hasta aproximadamente 35 kg por cada 100 kg de remolachas. Esto incrementa la capacidad de la planta y se reduce la evaporación de agua en la fábrica de azúcar desde aproximadamente 11 kg por cada 100 kg de remolachas hasta aproximadamente 7,5 kg por cada 100 kg de remolachas lo que lleva a un ahorro energético.

Ejemplo 4

Un azúcar moreno dorado es preparado mezclando 90% en peso del primer cultivo de azúcar blanco y 10% en peso de melazas del ejemplo 3. Las características del producto obtenido se muestran en la tabla 4 siguiente.

Ejemplo 5

Un azúcar moreno dorado es preparado mezclando 95% en peso del segundo cultivo de azúcar moreno claro y 5% en peso de melazas del ejemplo 3. Las características del producto obtenido se muestran en la tabla 4 siguiente.

TABLA 4

5

Ejemplo 6

Este ejemplo ilustra con referencia a la fig. 2 una realización especial de la invención utilizable para la preparación de azúcar blanca con una pureza incrementada sin uso de tratamiento químico.

Un zumo concentrado 112 es preparado a partir de zumo de difusor sin refinar mediante prefiltración, ultrafiltración y evaporación como se describe en el ejemplo 1. El zumo concentrado es dividido en dos partes 111 y 113. Una de estas partes, la parte 113, es combinada con otros materiales que serán descritos adicionalmente a continuación en un cuarto cristalizador de evaporación (CRIST W) 144. La otra parte, la parte 111, es combinada con un líquido madre reciclado de jarabe sin tratar (WG) 152 y la mezcla obtenida se somete a una evaporación en la etapa 3. La evaporación en la etapa 3 se lleva a cabo de forma similar a la del ejemplo 1 por lo que las etapas A, B y C de este ejemplo corresponden, respectivamente, a las etapas 1, 2 y 3 del ejemplo 1.

En consecuencia, en la cristalización de la etapa 3, la mezcla de la parte 111 y líquido madre 152 se somete primero a cristalización evaporativa en un primer cristalizador de evaporación (CRIST A) 114 siendo el vacío mantenido. La primera masa cocida (AM) 116 se separa luego en una primera centrífuga (CF) 118 todavía en vacío. En la primera centrífuga 118, la masa cocida es separada en un primer cultivo de cristales de azúcar (AS) 120 y un líquido madre o jarabe 122. El jarabe 122, estando todavía en vacío, es luego tratado en un segundo cristalizador de evaporación (CRIST B) 124 y, en la misma forma ya descrita, la segunda masa cocida obtenida (BM) 126 es separada en una segunda centrífuga 128 en un segundo cultivo de cristales de azúcar (BS) 130 y en un jarabe 132. Después, de la misma manera, el jarabe 132, estando todavía en vacío, es tratado en un tercer cristalizador de evaporación (CRIST C) 134 para obtener una tercera masa cocida (CM) 136, que es separada en una tercera centrífuga 138 en un tercer cultivo de cristales de azúcar (CS) 140 y el líquido madre en la forma de melazas (MOL) 142.

El primero, segundo y tercer cultivos de cristales de azúcar 120, 130 y 140 se disuelven y se combinan con la parte 113 de zumo concentrado y la mezcla obtenida se somete a una cuarta cristalización en un cuarto cristalizador de evaporación (CRIST W) 144 para obtener una cuarta masa cocida (WM) 146, que se separa en una cuarta centrífuga 148 en un cultivo de cristales de azúcar blanco puro (WS) 150 y el líquido madre anteriormente mencionado de jarabe sin tratar (WG) 152 que como ya se ha mencionado es reciclado y mezclado con la parte 111 de zumo concentrado.

Una ejemplificación de las cantidades de corrientes de producto y datos analíticos que usan la realización según el Ejemplo 6 aparece en la tabla 5 siguiente:

TABLA 5 Ejemplo 6

6

Parece que un azúcar blanco muy puro (25 IU) se obtiene sin el uso de productos químicos para la purificación. Dependiendo de la demanda de azúcar moreno esta realización puede ser modificada teniendo en mente que el segundo y tercer cultivos de azúcar (B y C) así como todas las melazas poseen interesantes calidades organolépticas que las hacen útiles como productos de fácil venta de por sí o como ingredientes en tales productos.

Las ventajas de la realización según el Ejemplo 6 son que el proceso es flexible lo que permite obtener el color deseado del azúcar que se obtiene controlando la relación mezcla del zumo concentrado en los materiales respectivos que han de ser cristalizados. Esto permite que se produzca azúcar de gran calidad en un proceso sin productos químicos.

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Ejemplo 7

Un zumo purificado con UF se preparó como se describe en el ejemplo 3 y se evaporó hasta un contenido de materia seca de aproximadamente 30% en peso a 80ºC. Luego, el zumo se enfrió por debajo de 60ºC y luego se trató en una planta de electrodiálisis de Eurodia Idustrie S.A., Wissous, Francia que tiene una unidad de alimentación y drenaje que funciona con cuatro apilamientos de membranas EUR6-40 P15 cada una con 25 celdas y una corriente de 4 mA/cm^{2}.

El zumo se analizó antes y después de la electrodiálisis. Los resultados se muestran en la tabla 6.

TABLA 6 Análisis de zumo antes y después de la electrodiálisis

9

El zumo electrodializado se evaporó luego a 80ºC hasta un zumo concentrado o jarabe con un contenido de materia seca de aproximadamente 70% en peso. El jarabe se sometió a cristalización evaporativa a 80ºC en vacío en tres etapas con separación intermitente de los cristales obtenidos por centrifugación, siendo mantenida la temperatura a 80ºC. Esto dio un primer cultivo de cristales de azúcar blanca con un color de 65 IU (unidades ICUMSA), un segundo cultivo de azúcar moreno claro con un color de aproximadamente 1.130 IU y un tercer cultivo de azúcar moreno dorado con un color de aproximadamente 9.850 IU.

El análisis de estos azúcares moreno claro y dorado, basados en zumo tratado con UF y electrodializado, se muestra en la tabla 7.

TABLA 7 Análisis de 2.azúcar y 3.azúcar obtenidos a partir de zumo ultrafiltrado y electrodializado

10

Comparando con los resultados de la tabla 3 parece que los colorantes de bajo peso molecular no separados por la UF fueron separados por electrodiálisis por la que el color se reducía para los azúcares 1., 2. y 3. Además, la ceniza ha sido reducida y la pureza incrementada para los azúcares moreno.

Los azúcares obtenidos según este ejemplo se dieron una evaluación superior por un panel interno del gusto si se compara con los del ejemplo 3.

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Ejemplo 8

Los productos de azúcar moreno obtenidos según la presente invención son utilizables en el mercado al por menor como azúcar de mesa, para la cocción y tostación en el hogar y como adición a los cereales del desayuno. Los productos de azúcar moreno son también utilizables en el mercado industrial para la preparación de productos de alimentación. Por ejemplo, los productos pueden ser usados para cocción.

Las melazas obtenidas mediante el proceso inventivo necesitan, normalmente, ser tratadas con carbono activado o granular y desmineralizado mediante el uso de resinas de intercambio iónico. Tal tratamiento da un producto adecuado como un jarabe o melaza de cocción. El jarabe puede mezclarse también con melaza de caña para proporcionar un producto con un nuevo perfil de gusto.

La anterior descripción de la invención revela que es obvio que puede modificarse de muchas maneras. Tales variaciones no tienen que ser consideradas una desviación del alcance de la invención y todas las modificaciones que son obvias para las personas expertas en la técnica tienen que ser consideradas comprendidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Un proceso para la preparación de cristales de azúcar a partir de zumo sin refinar de remolacha de difusor mediante purificación seguido por cristalización evaporativa, caracterizado porque el zumo sin refinar se somete a las etapas de

a): calentar a 70-95ºC,

e): cristalización mediante evaporación adicional seguido por separación de fase dando como resultado un cultivo de cristales de azúcar y una fase líquida, y

f): una o más etapas adicionales en las que la fase líquida de la etapa precedente se somete a cristalización por evaporación y separación de fases que da como resultado cultivos adicionales en forma de cristales de azúcar y melazas como fase líquida a partir de la última etapa,

por lo que la secuencia de las etapas (d), etapa (e) y una o más etapas (f) se lleva a cabo sin enfriamiento intermedio.

2. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el zumo sin refinar se somete a las etapas de

a): calentar a 70-95ºC,

d): evaporación hasta un zumo concentrado que tiene un contenido de materia seca de entre 60 y 80% en peso en vacío,

d1): dividir el zumo concentrado obtenido en la etapa d) en una primera y en una segunda parte,

e): cristalización mediante evaporación adicional de la primera parte obtenida en la etapa d1) seguida por separación de fase dando como resultado un primer cultivo de cristales de azúcar y una fase líquida, y

f): someter la fase líquida obtenida en la etapa e) a una o más etapas adicionales en las que la fase líquida de la etapa precedente se somete a cristalización por evaporación y separación de fases que da como resultado cultivos adicionales de cristales de azúcar y melazas como la fase líquida de la última etapa,

g): cristalización por evaporación adicional de la segunda parte obtenida en la etapa d1) seguida por la separación de fase que da como resultado un cultivo de cristales de azúcar y una fase líquida de "jarabe sin tratar",

h): reciclado del jarabe sin tratar líquido que se combina con la primera parte de zumo concentrado obtenido en la etapa d1) antes de que esté sea sometido al tratamiento en la etapa e.

3. Un proceso según la reivindicación 2, caracterizado porque uno o más de los cultivos de cristales de azúcar obtenido en la etapa e) y/o en la etapa f) se combinan con la segunda parte de zumo concentrado obtenido en la etapa d1) antes de que sea sometido al tratamiento en la etapa g).

4. Un proceso, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una etapa adicional de desmineralización mediante electrodiálisis es incorporada después de la filtración con membrana en la etapa c).

5. Un proceso según la reivindicación 4, caracterizado porque el zumo filtrado con membrana obtenido en la etapa c) es

-: evaporado preliminar hasta un contenido de materia seca entre 25 y 35% en peso en vacío, y más tarde

-: desmineralizado por electrodiálisis y luego

-: evaporado adicional hasta un zumo concentrado que tiene un contenido de materia seca entre 60 y 80% en peso según d).

6. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además una etapa de

b): prefiltración después de calentar en la etapa (a) y antes de la filtración con membrana en la etapa (c).

7. Un proceso según la reivindicación 6, en el que la prefiltración en la etapa (b) se hace en un filtro que tiene un tamaño de poro entre 30 y 150 \mum.

8. Un proceso según la reivindicación 7, en el que la prefiltración en la etapa (b) se hace en un filtro que tiene un tamaño de poro entre 50 y 100 \mum.

9. Un proceso según la reivindicación 1, en el que el zumo concentrado obtenido de la etapa (d) se somete a cristalización en tres etapas incluyendo cada etapa cristalización seguida por separación de fases.

10. Un proceso según las reivindicaciones 2 o 9, por el que la primera etapa (e) da un cultivo de azúcar blanco, la segunda etapa (f1) da un cultivo de azúcar moreno claro, y la tercera etapa (f2) da un cultivo de azúcar moreno dorado.

11. Un proceso según las reivindicaciones 2 o 3, por el que el cultivo de cristales de azúcar obtenido en la etapa (g) es un cultivo de azúcar blanco.

12. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes por el que el proceso durante la secuencia que incluye la etapa (d), la etapa (e) y todas las etapas (f) se lleva a cabo en vacío.

13. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes por el que la filtración con membrana en la etapa (c) se lleva a cabo en un filtro de membrana UF que tiene un corte de peso molecular entre 10.000 y 70.000 Dalton.

14. Un producto de azúcar moreno obtenible a partir de zumo sin refinar de remolacha de difusor como uno de los cultivos de cristales de azúcar por el proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Un producto de alimentación que comprende un azúcar moreno y/o melazas obtenibles a partir de zumo sin refinar de remolacha de difusor por el proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.