Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania dwusacharydów z zawierajacych je roslin bulwiastych przez ekstrakcje niepodgrzewana woda.W "Warenkennis en Technologien t.4, str. 81-87 (1957) opisano sposób otrzymywania dwusacharydów polegajacy na tym, ze sok dyfuzyjny, otrzymany w wyniku ekstrakcji pocie¬ tych buraków cukrowych ciepla woda o temperaturze 35-80°C poddaje sie ultrafiltracji w ten sposób, ze filtruje sie go metoda ciagla i w warunkach przeplywu turbulentnego przez ce¬ lofanowa rure, otoczona rurami z nieprzepuszczalnego materialu i umieszczona wewnatrz sta¬ lowej rury. Zastosowanie tej metody pozwala na zatrzymanie wszystkich skladników koloidal¬ nych wewnatrz rury bez zatykania blony i na ich usuwanie z rury przez wycisniecie. Roztwór cukru zawierajacy wszystkie sole przechodzi przez blone w postaci czystej i jest usuwany niewielkim otworem w dolnej czesci stalowej rury.Z tak otrzymanego czystego soku odsaturowanego mozna calkowicie usunac wszystkie sole, stosujac wymieniacze kationowe i anionowe, otrzymujac roztwór odpowiadajacy skladem sokowi rafinowanemu. Ten sposób postepowania pozwala na wytwarzanie cukru nie zawieraja¬ cego melasy jako skladnika ubocznego. Zwykle w cukrze buraczanym stanowi ona przynajmniej 1/6 i Jej wlasciwosci sa gorsze od cukru.Oddzielnie usuniete skladniki koloidalne skladaja sie z protein, kwasu glutamino¬ wego, treoniny, proliny i fenyloaniny, które sa cenniejsze od melasy. 0 ile wiadomo, powyzszy znany proces nie Jest stosowany na skale techniczna.Jednak ze wzgledu na fa*t, ze w przemysle cukrowniczym, w Którym wytwarza sie cukier z bu¬ raków cukrowych, stale wzrastaja koszty energii i place, bada sie mozliwosc wykorzystania nastepujacych cech powyzszego procesu, mogacych obnizyc koszty eksploatacji:2 140 5h6 a) rozwiazanie problemu ograniczonej przechowalnesci buraków cukrowych (2-3 miesiace), gdyz dluzsze skladowanie powoduje spadek zawartosci cukru, b) bardziej ekonomiczna ekstrakcja cukru z roslin bulwiastych, zwlaszcza z buraków cukrowych, c) skuteczniejsze rozdzielanie ekstraktu i miazgi, d) opracowanie sposobu usuwania zanieczyszczen z roztworu cukru bez koniecznosci oczyszczania cukru poprzez krystalizacje z roztworów, Ad,a/ Juz wiele lat temu proponowano podniesienie przechowalno sci buraków cukrowych np* poprzez przedmuchiwanie ich zimnym powietrzem i/albo suszenie pocietych buraków i przerabia¬ nie Ich w ciagu 8-9 miesiecy* Jednak zadna z tych propozycji nie doprowadzila do rozwiazania mozliwego do przyjecia z technicznego i handlowego punktu widzenia* Ad.b/ Typowo umyte buraki Kraje sie na male paski (krajanka)* które poddaje sie nastepnie ekstrakcji ciepla woda* Ten etap procesu Jest krytyczny dla bilansu strat cukru* Zwykle ekstrakcje ciepla woda prowadzi sie przeciwpradowo* Cukier rozpuszczony w soku KomórKowym bu¬ raka cukrowego wydostaje sie z komórek tylko wtedy, gdy osocze wraz z blona pólprzepuszczalna 9 ulega denaturacji lub gdy komórka zostaje otwarta mechanicznie. Jesli buraki cukrowe rozdrab¬ nia sie bardzo dokladnie, to podczas ekstrakcji ciepla woda ulega rozpuszczeniu nie tylko cu¬ kier obecny w niszczonych komórkach, ale równiez rozmaite, niepozadane skladniki komórek, np. proteiny, sole, gumy i substancje polimeryczne* Powoduje to tak wiele problemów przy dalszym przetwarzaniu, w porównaniu z ekstrakcja krajanki buraczanej, ze do dzis ekstrakcji poddaje sie Jedynie krajanke* Przy krajaniu buraków tylko czesc komórek ulega zniszczeniu, podczas gdy wiekszosc pozostaje nienaruszona* Aby wyekstrahowac cukier z nienaruszonych komórek, trze¬ ba Je zdenaturowac i otworzyc w podwyzszonej temperaturze* Taka zmiana struktury nazywa sie plazmoliza* W zaleznosci od zastosowanej temperatury obserwuje sie rózne zjawiska* ftrzy 60°C protoplazma ginie po uprzednim skurczeniu, podczas gdy denaturacja spowodowana naglym, szyb¬ kim ogrzaniem do temperatury 70°C zachodzi tak szybko, ze wiekszosc bialek nie ulega zmianie 1 pozostaje zwiazana w dotychczasowej postaci* PDdczas ekstrakcji najpierw wymywa sie sok ze zniszczonych komórek. Przy tej ope¬ racji równiez liczne substancje koloidalne ulegaja rozpuszczeniu* Poniewaz denaturacja pro¬ tein buraczanych powoduje uwolnienie wody krystalizacyjnej, która takze wymywa sok, to dzieki temu osiagam sie wymywanie soku takze z wnetrza pocietych kawalków krajanki* Wiekszosc substancji, a zwlaszcza cukier zawarty w krajance w postaci rozpuszczonej przenika systemem silnie rozgalezionych kanalików, dostepnych w wyniku przeprowadzenia dena¬ turacji tkanki komórkowej buraków* Z tego powodu, ten sposób ekstraKcji okresla, sie jako proces dyfuzyjny. W zdenaturowanej tkance buraków zachodzi wymiana cieczy polegajaca na tym, ze przez male otwory wnika woda osomotyczna, a przez duze wydostaje sie dzieki cisnieniu hy¬ drostatycznemu roztwór cukru. Male jony i czasteczki zwiazków innych niz cukier przenikaja do soku szybciej niz wieksze jony i czasteczki. Zachowanie sie kationów zalezy ponadto od rozmiarów anionów* Ze wzgledu na warunek obojetnosci elektrycznej jonów moga one dyfundowac w ten sposób tylko wtedy, gdy potencjal dyfuzji jest wyzszy od potencjalu elektrostatyczne¬ go, wywolywanego przez rozdzial ladunków. Wolniej dyfundujace, wieksze aniony opózniaja wiec np* szybki z natury transport jonów metali alkalicznych.Ze wzgledu na plazmolize, krajanke korzystnie ogrzewa sie mozliwie najszybciej do temperatury 76-80°C, zapobiegajac w ten sposób stratom cukru powodowanym przez przetwarza¬ jace go bakterie* W tak wysokich temperaturach celuloza obecna w strukturze komórek prawie nie ulega zmianie, natomiast pektyny pecznieja i przy dluzszym okresie dzialania podwyzszonej tempera¬ tury moga ulec zniszczeniu* Wzrost zawartosci pektyn w ekstrahowanym soku utrudnia jego przetwarzanie, a poza tym przebiegajaca w wysokich temperaturach konwersja pektyn powoduje jednoczesnie zmiane struktury krajanki. Trudniej jest ja sciskac, a naczynia kapilarne w tkankach buraka zamykaja sie w wyniku specznienia* Drobne kanaliki zwezaja sie i w mniejszym lub wiekszym stopniu zamykaja, spowalniajac ekstrakcje cukru i zwiekszajac straty w etapie dyfazji.140 546 3 Z tego wzgledu, proces ekstrakcji komplikuje sie 1 nie przebiega w optymalny sposób* Ad.c/ W celu mozliwie dobrego oddzielenia ekstraktu od miazgi, w koncowym etapie procesu miazge poddaje sie wyciskaniu, ale ze wzgledu na omówiona w punkcie b) konwersje tkanek bura* ka, utrudniajaca ekstrakcje cukru zawartego w miazdze, dotychczas nie opracowano optymalnej metodyoddzielania. \ Ad.d/ Do ekstrakcji nalezy stosowac jak najczystsza wode* W szczególnoici woda nie powinna zawierac substancji rozpuszczalnych zanieczyszczajacych sok* Szczególnie niekorzystna jest woda zawierajaca sole metali alkalicznych, gdyz sole te utrudniaja krystalizacje duzych ilosci cukru, zwiekszajac w ten sposób ilosc niepozadanej melasy* "i celu optymalnego przeprowadzenia krystalizacji cukru, w dalszym etapie procesu przetwarzania surowy sok ogrzewa sie do temperatury 85°C i miesza z nadmiarem wapna gaszone¬ go* Obecne w soku kwasy tworza z wapnem nierozpuszczalne sole, obok wielu innych zanieczy¬ szczen, np* protein wytraconych w postaci klaczków* Czesc wapna tworzy monocukrzan wapniowy, a czesc ulega rozpuszczeniu* Szlamowaty osad nie daje sie saczyc, wprowadua sie wiec gazowy dwutlenek wegla i pare, które powoduja rozklad cukrzanu i tworza z rozpuszczonym wapnem nie¬ rozpuszczalny weglan wapnia, który mozna odsaczyc* Pd dwukrotnej saturacji i saczeniu otrzymuje sie odsaturowany sok, zawierajacy okolo 15# wagowych cukru, Sok ten zateza sie pod obnizonym cisnieniem w procesie wielostopnio¬ wym az do otrzymania nasyconego roztworu, z którego wykrystalizov/uje tak zwana cukrzyca, za¬ wierajaca CC;' cukru* Vcy otrzymac produkt o zawartosci prawie 100*0 cukru, cukrzyce odwirowuje sie od luju :.•-".'ci3rzystiro, po czyn powyzsze operacje powtarza sie kilkakrotnie az do chwili, £cy pozostaje melasa jako niepozadany produkt uboczny. ot.-.lerdzono, ze zastosowal-* sposobu wedlug wynalazku pozwala uniknac wszystkich pov/yzszych niekorzystnych c-n;h i rozwiazac przedstawione powyzej prcjl3;ny# ** r-p-;:•:':i? wedlug wynalazku rozdrabnia sie mechanicznie rosliny bulwiaste zawierajace dwusacharydy na papke, ekstrahuje sie rozdrobniona mase woda o temperaturze nizszej niz 60°C, po czyn podiaje sie otrzymany' ekstrakt ultrafiltracji, c. ".j^b^nie demiiuralisacji i zateza otrzymany roztwór.Mechaniczne rozdrobnienie roslin bulwiastych r.?. papke powoduje, ze zawarte50 v; nich cukru nie trzeba ekstrahowac na drodze dyfuzji, jak to jest konieczne w przypadku krajariKi, lecz cuKier rozpuszczony w komórkach tych roslin mozna wyplukac ze zmiazdzonych komórek przemywajac papke woda o temperaturze nizszej niz 60°C* Zastosowanie wody o temperaturze nizszej niz 60°C powoduje zmniejszenie ilosci ekstrahowanych skladników innych niz cukier w porównaniu z opisana w punkcie b) ekstrakcja ciepla woda* Eozwala to uniknac szeregu omawianych powyzej procesów oczyszczania.Papke mozna otrzymac np. przez tarcie na typowej tarce stosowanej w przemysle ziemniaczanym, przy uzyciu pompy odsrodkowej z dmuchawa lub mlyna wibracyjnego, korzystnie na tarce.Po starciu oddziela sie sok buraczany od miazgi* Oddzielenie to jest skuteczniejsze niz w znanym sposobie ze wzgledu na to, ze podczas tarcia bulw prawie wszystkie komórki zostaja otwarte i denaturacja nieotwartych komórek w podwyzszonej temperaturze nie jest po¬ trzebna* Odpowiednie sposoby rozdzielania obejmuja: a) zastosowanie wirówki filtracyjnej, w której odmywa sie sok komórkowy, b) zastosowanie prózniowego filtru tasmowego, c) zastosowanie baterii odstojników* Otrzymany roztwór poddaje sie nastepnie ultrafiltracji, przy czym wszystkie sklad¬ niki koloidalne i nierozpuszczone zostaja w pozostalosci* Przesacz zawiera wiecej soli so¬ dowych i potasowych niz odsaturowany sok otrzymywany w znany sposób, gdyz znaczna ilosc soli sodowych i potasowych, które w znanym sposobie pozostaja w melasie, w procesie wedlug wy¬ nalazku przechodzi do przesaczu* Aby je usunac, przesacz podaje sie na wymieniacz jonowy*k 1-j 5-5 Korzystnie z rozdrobnionej masy najpierw oddziela sie wiekszosc zawartej w niej cieczy, a pozostalosc ekstrahuje woda o temperaturze wynoszacej najwyzej 10°C. Czas kontaktu w procesie ekstrakcji wynosi co najwyzej 1/2 godziny, ale taki czas kontaktu rzadko jest po¬ grzeby, gdyz w rzeczywistosci ekstrakcja zachodzi natychmiast przy zetknieciu z woda. Istot¬ ne jest, aby ilosc wody stosowanej do ekstrakcji dobrac tak, by otrzymac roztwór o zawartosci 12-1*L# wagowych cukru.Kolejna korzystna cecha sposobu wedlug wynalazku jest otrzymanie, w wyniku ultrafil- tracji, wymiany jonów i zatezenia, tak czystego przesaczu, ze dla wydzielenia prawie czyste¬ go cukru buraczanego' iro^a krystalizacji nie trzeba prowadzic tej krystalizacji wielostopnio¬ wo, otrzymujac melase jako koncowy produkt uboczny. Oczywiste jest, ze zatezany roztwór mozna zatezac i/albo ochlodzic do osiagniecia roztworu nasyconego tak, ze zawarty w nim cukier kry¬ stalizuje, ale dla oczyszczenia produktu operacja ta nie jest konieczna. .Otrzymywanie czyste¬ go, zatezonego syropu cukrowego jest równiez istotne ze wzgledów ekonomicznych, gdyz w wielu technicznych zastosowaniach cukru punktem wyjscia jest stezony roztwór.Kolejna korzystna cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze nie wymaga on wprowa¬ dzania do instalacji zadnych substancji obcych w celu przeprowadzenia odpowiednich reakcji, które to substancje nalezaloby potem usunac. Sposób wedlug wynalazku pro-..idzi sie bez dodawa¬ nia reagentów.Ponadto, bardzo wazna zaleta sposobu wedlug wynalazku Jest mozli./osc stosowania ja¬ ko materialu wyjsciowego buraków pastewnych zamiast buraków cukrowych.Od wielu lat cukier buraczany wytwarza sie z buraków cukrowych o zawartosci cukru rzedu 16-19% wagowych, na drodze ekstrakcji buraków cukrowych woda, jak opisano powyzej.Nastepnie oddziela sie zgrubnie miazge, otrzymany produkt traktuje wapnem i dwutlenkiem wegla, w celu wytracenia pektyn i albumin, osad usuwa sie, otrzymany rzadki sok zateza przez od¬ parowanie, po czym z nasyconego roztworu krystalizuje sie cukier i wydziela go.Dotychczas uwazano, ze ze wzgledów ekonomicznych i technologicznych nie mozna wy¬ twarzac cukru stosujac jako material wyjsciowy buraki pastewne, zawierajace jedynie 6-12# wagowych cukru. Oczekiwano, ze przy przetwarzaniu buraków pastewnych otrzymuje sie znacznie wiecej miazgi niz w przypadku buraków cukrowych.W porównaniu z korzeniami buraków cukrowych, korzenie buraków pastewnych zawieraja znacznie wiecej sodu, wiecej potasu, mniej magnezu i mniej wapnia. Z tego wzgledu stosunek (K+Na)/(Mg+Ca) jest dla nich znacznie wyzszy niz dla buraków cukrowych. Dokladne dane poda¬ no w pracy P.J.K. van Ginnekena "De onderscheiding van suikerbietenrassen op grond van mi¬ nerale saraenstelling van loof en wortel" zamieszczonej w "Mededeungen van het Instituut voor Suikerbietenteelt", Bergen op Zoom, Holandia, wrzesien 19^0 i w ciagu IX-1939 prac tego sa¬ mego instytutu.Jak juz objasniono powyzej w punkcie "ad.d)11, obecnosc w zawierajacym cukier ek¬ strakcie duzej ilosci jonów sodowych i potasowych bardzo pogarsza wyniki ekonomiczne proce¬ sów prowadzonych znanymi dotychczas sposobami. Ponadto, wysoka zawartosc potasu sprzyja wy¬ twarzaniu zwiekszonych ilosci melasy.Zastosowanie buraków pastewnych daje natomiast nastepujace korzysci: 1) zamiast placenia za dostarczane buraki zaleznie od zawartosci cukru, co jest konieczne i typowe w przypadku buraków cukrowych, koszt dostarczanych buraków w przypadku stosowania jako materialu wyjsciowego buraków pastewnych mozna uzaleznic od ich wagi. Wy¬ dajnosc buraków pastewnych z hektara jest znacznie wyzsza niz w przypadku buraków cukrowych, a wiec wahania w-zawartosci cukru sa mniej istotne; 2) przy wytwarzaniu cukru buraczanego z buraków pastewnych latwiej jest prowadzic proces w cukrowni, gdyz przechowalnosc buraków cukrowych wynosi przynajmniej 7 miesiecy, podczas gdy buraki cukrowe mozna przechowywac Jedynie przez dwa do trzech miesiecyi Kampanie mozna wówczas wydluzyc z okresu okolo 3 miesiecy do 7-10 miesiecy.140 546 5 Z tego wzgledu, nalezy blizej omówic róznice pomiedzy burakami cukrowymi a pastew¬ nymi.Obydwa gatunki buraków wywodza sie od buraka Beta vulgaris. Z tego gatunku w ciagu wielu lat wyhodowano na drodze mutacji kilka nowych gatunków buraków o wlasnosciach zaleznych od ich przewidywanego zastosowania* W tym przypadku takie parametry jak wydajnosc z hektara i zawartosc cukru sa mniej lub wiecej przeciwstawne.Buraki pastewne odznaczaja sie najwyzsza wydajnoscia z hektara, a takze najwyzsza wydajnoscia otrzymywanego cukru, w przeliczeniu na powierzchnie uprawf natomiast zawartosc cukru w nich jest niska i otrzymuje sie jako produkt uboczny duza ilosc miazgi. Zwykle dojrze¬ waja one bardzo pózno i w porze zbiorów maja bardzo duzo lisci.Ten gatunek buraków wykorzystuje obecna w glebie wode znacznie efektywniej niz inne gatunki buraka. Z tego wzgledu jest bardziej odporny na dlugie okresy suszy. Irzy tej samej ilosci wody 1 substancji odzywczych burak pastewny wytwarza wiecej suchej masy niz burak cu¬ krowy. Nie nadaje sie jednak do wytwarzania cukru dotychczas znanymi sposobami, gdyz otrzymu¬ je sie wówczas znacznie wieksza ilosc miazgi w przeliczeniun na jednostke masy buraków niz w przypadku buraków cukrowych, a ponadto zawartosc cukru w przeliczeniu na jednostke masy jest znacznie nizsza.W burakach cukrowych zawartosc cukru jest wysoka, ale ich zbiór z hektara jest mniej¬ szy niz buraków pastewnych. W porze zbioru maja one znacznie mniej ilosci niz Beta vulgaris i buraki pastewne, poniewaz dojrzewaja wczesnie. Ale do wytwarzania cukru nadaja sie lepiej niz buraki pastewne, gdyz z jednostki masy otrzymuje sie mniej miazgi, a wiec cukru.Przyklad I. Umyte buraki pastewne starto na tarce uzywanej w przemysle zie- mniacznym. Otrzymana papke przemyto woda o temperaturze 18°C, w ciaglym, wielostopniowym pro¬ cesie przeciwpradowym, po czym oddzielono ciecz od miazgi. Rozdzielanie przeprowadzono w baterii odstojników. Zastosowano 3 odstojniki polaczone szeregowo, przy czym z ostatniego, trzeciego odstojnika usuwano pozbawiona cukru miazge, odwirowana tak, ze zawartosc w niej su¬ chej masy wynosila 3596 wagowych^ Ostatni odstojnik zasilano czesciowo juz pozbawiona cukru miazga opuszczajaca drugi odstojnik, zmieszana z czysta woda o temperaturze 10°C. Dodano barlzo niewielka ilosc wody ze wzgledu na to, ze proces prowadzono przeciwpradowo. Hosc wody moz¬ na obliczyc, z tolerancja na pewne straty cukru w miazdze, wiedzac, ±e miazga opuszczajaca trzeci odstojnik daje sie latwo odwirowac tak, aby zawierala 35% suchej masy.Operacje powtarzano trzykrotnie. Z pierwszego odstojnika otrzymano sok komórkowy, który poddano ultrafiltracji. Odstojnik ten zasilano papka z tarnika, zmieszana z rozcien¬ czonym sokiem komórkowym z drugiego etapu.W wyniku ultrafiltracji otrzymano przesacz i pozostalosc. Pozostalosc zawierala pro¬ teiny, pektyny i substancje gumowate, które mieszano z pozbawiona cukru miazga i sprzedawa¬ no jako pasze dla bydla.Rrzesacz oczyszczano dalej na wymieniaczach jonowych i odbarwiano. Tak otrzymany bardzo czysty syrop cukrowy nadawal sie do bezposredniego spozycia dla ludzi.Przyklad II. Z utartej papki opuszczajacej tarke, otrzymanej jak w przykla¬ dzie I, usunieto cukier i wode stosujac wielostopniowe przemywanie przeciwpradowe na sitach odsrodkowych.Pozbawiona cukru miazge odcisnieto tak, aby ustalic zawartosc wody, a wiec i straty cukru, na ekonomicznie dopuszczalnym poziomie. Otrzymany, nieco rozcienczony sok komórkowy przerabiano dalej tak, jak opisano w przykladzie I.6 140 546 Przyklad III. 1000 kg buraków pastewnych starto na papke na tarce stosowanej w przemysle ziemniaczanym. Papke rozdzielono bezposrednio na 490 kg miazgi i 900 kg saku ko¬ mórkowego, przy uzyciu wirówki. Stosowano przy tym przemywanie woda o temperaturze 9°C, w ilosgi 390 kg, w celu usuniecia z miazgi mozliwie duzej ilosci cukru. Nieco rozcienczony sok komórkowy poddano kombinowanej ultrafiltracji. Frzed diafiltracja 89 kg pozostalosci otrzy¬ manej w wyniku pierwszej ultrafiltracji rozcienczono dodatkiem 90 kg wody o temperaturze 9°C, aby usunac wiekszosc cukru. Koncowa pozostalosc zawierala jedynie okolo 1# wagowego cukru* Tkk oczyszczony przesacz o masie 900 kg zawieral natomiast 9f7% wagowych cukru (stezenie usta¬ lono polarymetrycznie) oraz 13,4% wagowych suchej masy. Zawartosc cukru inwertowanego w suchej masie wynosila 5#4# wagowych.Oczyszczony sok poddano nastepnie demineralizacji, kolejno na zywicy kationo-wymiennej i anionowymiennej. Otrzymano prawie bezbarwny, oczyszczony sok, zawierajacy jedynie 5% wago¬ wych substancji innych niz cukier, w przeliczeniu na sucha mase. Sok ten zatezono w wyparce tak, ze zawartosc suchej masy wynosila 71 # wagowych. Yfytworzony w wyniku krystalizacji bialy cukier byl doskonalej jakosci i nie ustepowal innym gatunkom cukru krystalicznego.Przyklad IV. 450 kg buraków pastewnych pocieto na kawalki o maksymalnym wymiarze 8 cm. Tak rozdrobnione buraki podawano przy uzyciu pompy helikoidalnej do homogeni- zatora, w którym rozcierano ja na papke. Otrzymana papke przerabiano nastepnie tak, jak podano w przykladzie III.Przyklad V. Z 600 kg startych buraków w postaci papki (patrz przyklady III i IV) usuwano cukier na szybkoobrotowym sicie, Eroces ten prowadzono w czterech etapach, przy czym miazge podawano w przeciwpradzie wzgledem soku. W ostatnim etapie usuwania cukru do miazgi dodawano 235 kg wody o temperaturze 9°C Przesaczu po czwartym etapie uzywano do usuwania cukru z miazgi oddzielonej w drugim etapie. Proces ten stanowil trzeci etap. Przesacz kierowano do miazgi oddzielonej od pierwszym etapie, a miazge z trzeciego etapu podawano do czwartego. Przesacz po trzecim etapie mieszano z miazga z pierwszego etapu i odwadniano w dru¬ gim etapie.Sok otrzymany w drugim etapie polaczono z nierozcienczonym sokiem komórkowym z pier¬ wszego etapu. Otrzymano nieco rozcienczony sok komórkowy (520 kg), który poddano ultrafiltracji w celu usuniecia protein, substancji gumowatych i pektyn.Dalsze przetwarzanie prowadzono jak w przykladzie IV. Równiez i w tym przypadku, podobnie jak w poprzednim przykladzie, otrzymano cukier krystaliczny dobrej jakosci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania dwusacharydów z zawierajacych je roslin bulwiastych przez ekstrakcje woda, w którym wodny roztwór dwusacharydów poddaje sie ultrafiltracji, a nastepnie wymianie jonowej, znamienny tym, ze rosliny bulwiaste rozdrabnia sie mecha¬ nicznie na papke, rozdrobniony material ekstrahuje woda o temperaturze nizszej niz 60°C, otrzymany ekstrakt poddaje sie ultrafiltracji, a nastepnie demineralizacji, po czym zateza sie otrzymany roztwór* 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ze startych roslin bulwiastych usuwa sie wiekszosc zawartej w nich cieczy, po czym pozostalosc ekstrahuje sie woda o temperaturze wynoszacej najwyzej 10°C. 3# Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze ekstrakcje pro¬ wadzi sie stosujac wode o temperaturze wynoszacej najwyzej 10°C, przy czasie kontaktu wy¬ noszacym najwyzej 0,5 godziny. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze do ekstrakcji uzywa sie takiej ilosci wody, aby otrzymac roztwór o zawartosci 12-14% wagowych cukru. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako rosliny bulwiaste stosuje sie buraki pastewne o zawartosci 6-12% wagowych cukru.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz Cena 220 zl PLThe subject of the invention is a method of obtaining disaccharides from tuberous plants containing them by extraction with unheated water. "Warenkennis en Technologien vol. 4, pp. 81-87 (1957) describes a method of obtaining disaccharides based on diffusion juice obtained by extraction with sweat. For these sugar beet, warm water at 35-80 ° C is ultrafiltered in such a way that it is filtered continuously and under turbulent flow through a celophane tube, surrounded by tubes of impermeable material and placed inside a fixed tube. This method allows all colloidal constituents inside the tube to be retained without clogging the membrane and to be removed from the tube by squeezing. A sugar solution containing all the salts passes through the sheet in pure form and is removed through a small hole in the bottom of the steel tube. Desaturated juice can completely remove all salts by using Replace Although cationic and anionic, obtaining a solution corresponding to the composition of refined juice. This procedure allows the production of sugar that does not contain molasses as a by-product. Usually in beet sugar it is at least 1/6 and its properties are inferior to sugar. Separately removed colloidal components consist of proteins, glutamic acid, threonine, proline and phenylanine, which are more valuable than molasses. As far as it is known, the above known process is not used on a technical scale. However, due to the fact that in the sugar industry, which produces sugar from sugar beet, energy costs and wages are constantly increasing, the possibility of using the following features of the above process, which can reduce operating costs: 2 140 5h6 a) solving the problem of limited storage of sugar beet (2-3 months), because longer storage causes a decrease in sugar content, b) more economic extraction of sugar from tuberous plants, especially sugar beet, c) more effective separation of extract and pulp, d) development of a method of removing impurities from sugar solution without the need to purify sugar by crystallization from solutions, Ad, a / Many years ago it was proposed to increase the storage capacity of sugar beets, e.g. by blowing them with cold air and / or drying chopped beets and processing them in 8-9 months * However, none of these the proposal did not lead to a technically and commercially feasible solution * Ad.b / Typical washed beetroot Countries are made into small strips (slices) * which are then extracted with warm water * This process step is critical for the balance of sugar losses * Usually hot water extraction is performed counter-current. Sugar dissolved in sugar cell juice escapes from the cells only when the plasma with the semipermeable membrane 9 is denatured or when the cell is mechanically opened. If the sugar beets are crushed very thoroughly, then during the extraction of heat, the water dissolves not only the sugar present in the damaged cells, but also various undesirable cell constituents, e.g. proteins, salts, gums and polymeric substances * This causes so many problems with further processing, compared to the extraction of beetroot slices, that until today only the slices are extracted * When beet slicing, only some of the cells are destroyed, while most remain intact * To extract sugar from intact cells, you have to denature and open it at elevated temperature * This change in structure is called plasmolysis * Depending on the temperature used, various phenomena are observed * at 60 ° C, protoplasm dies after shrinkage, while denaturation due to sudden, rapid heating to 70 ° C occurs so quickly, that most of the proteins do not change 1 remains bound in the current p lasts * PD During extraction, the juice is first washed out of the damaged cells. During this operation, also many colloidal substances dissolve * Since the denaturation of the beet proteins causes the release of crystallization water, which also leaches the juice, thanks to this I achieve the leaching of juice also from the inside of the cut pieces of the slices * Most of the substances, especially the sugar contained in The cut slices penetrate a system of highly branched channels accessible by denaturation of the beet cell tissue. For this reason, this extraction method is referred to as a diffusion process. In the denatured tissue of the beet, a liquid exchange takes place in which the osmotic water penetrates through the small holes, and the sugar solution escapes through the large holes, thanks to the hydrostatic pressure. Small ions and particles of compounds other than sugar penetrate the juice faster than larger ions and particles. The behavior of the cations also depends on the size of the anions. Due to the electric neutrality condition of the ions, they can only diffuse in this way when the diffusion potential is higher than the electrostatic potential caused by charge separation. The more slowly diffusing, larger anions delay, for example, the inherently fast transport of alkali metal ions. Due to the plasmolysis, the slices are preferably heated as quickly as possible to a temperature of 76-80 ° C, thus preventing sugar loss caused by processing bacteria * At such high temperatures, the cellulose present in the structure of the cells hardly changes, while the pectin swells and, with a prolonged period of exposure to the elevated temperature, it may be destroyed simultaneous changes in the structure of the slices. It is more difficult to squeeze it, and the capillaries in the beet tissue close as a result of coagulation * The fine channels narrow and close to a greater or lesser extent, slowing down the extraction of sugar and increasing the losses in the diffusion stage. 140 546 3 For this reason, the extraction process becomes more complicated 1 does not take place in an optimal way * Ad.c / In order to separate the extract from the pulp as well as possible, the pulp is pressed in the final stage of the process, but due to the conversion of beetroot tissues discussed in point b), which hinders the extraction of sugar contained in the pulp, an optimal separation method has not yet been developed. \ Ad.d / Use the purest water for extraction * In particular, the water should not contain soluble substances contaminating the juice * Water containing alkali metal salts is particularly unfavorable, as these salts hinder the crystallization of large amounts of sugar, thus increasing the amount of undesirable molasses * "and in order to optimally crystallize the sugar, in a further stage of the processing, the raw juice is heated to the temperature of 85 ° C and mixed with the excess of slaked lime. The acids present in the juice form insoluble salts with the lime, along with many other impurities, e.g. protein precipitated in the form of rhizomes * Part of the lime forms calcium monosaccharate, and part dissolves * The slime sediment cannot be sipped, so carbon dioxide gas and vapor are introduced, which decompose the sugar and form, with the dissolved lime, insoluble calcium carbonate, which can be Drain * Pd double saturation and suckling, you get desaturated juice, containing about 15% by weight of sugar, this juice is concentrated under reduced pressure in a multistage process until a saturated solution is obtained from which the so-called diabetes mellitus, containing CC, is crystallized; sugar * Vcy get a product with a content of almost 100 * 0 sugar, diabetics are centrifuged from the luju: • - ". 'ci3rzystiro, the above operations are repeated several times until the molasses remains as an undesirable by-product. ot .-. it was said that he used- * the method according to the invention allows to avoid all pov / ys of unfavorable c-n; h and to solve the prcjl3; ny # ** r-p - ;: •: ': i? According to the invention, the tuberous plants containing disaccharides are mechanically crushed into a pulp, the crushed mass is extracted with water with a temperature lower than 60 ° C, the resulting ultrafiltration extract is taken, c. "no demiiuralization and the solution obtained is concentrated. Mechanical fragmentation of tuberous plants.?. the pulp causes the content of 50 v; their sugar does not need to be extracted by diffusion, as is necessary in the case of cutters, but the sugar dissolved in the cells of these plants can be rinsed from the crushed cells by washing the pulp with water at a temperature lower than 60 ° C * The use of water with a temperature lower than 60 ° C reduces the amount of extracted ingredients other than sugar compared to the extraction warm water described in point b) * E This avoids a number of the above-mentioned cleaning processes. a typical grater used in the potato industry, using a centrifugal pump with a blower or a mill After grinding, the beet juice is separated from the pulp * This separation is more effective than in the known method due to the fact that when rubbing the tubers almost all cells are opened and denaturation of unopened cells at an elevated temperature is not necessary * Suitable separation methods include: a) the use of a filter centrifuge in which the cell juice is washed off, b) the use of a vacuum belt filter, c) the use of a battery of clarifiers * The resulting solution is then ultrafiltrated, with all colloidal and undissolved components remaining * The perch contains more sodium and potassium salts than the desaturated juice obtained in the known way, since a significant amount of sodium and potassium salts, which in the known method remain in the molasses, is transferred to the perch in the process according to the invention * To remove them, the post is given on the ion exchanger * k 1-j 5-5 Preferably from a comminuted mass, at most rw, most of the liquid it contains is separated, and the remainder is extracted with water at a temperature of at most 10 ° C. The contact time in the extraction process is at most 1/2 hour, but this contact time is rarely needed, since in fact extraction occurs immediately upon contact with water. It is important that the amount of water used for the extraction is chosen so as to obtain a solution with a content of 12-1% by weight of sugar. Another advantageous feature of the process of the invention is to obtain, by ultrafiltration, ion exchange and concentration, such pure the fact that in order to isolate the almost pure beet sugar crystallization it is not necessary to carry out this crystallization in several stages to obtain molasses as the final by-product. It is obvious that the trapped solution can be concentrated and / or cooled to a saturated solution so that the sugar contained therein crystallizes, but this step is not necessary to purify the product. Obtaining a pure, concentrated sugar syrup is also important from an economic point of view, since in many technical applications of sugar, a concentrated solution is the starting point. Another advantage of the process according to the invention is that it does not require the introduction of any foreign matter into the plant. reactions, which would then have to be removed. The process according to the invention proceeds without the addition of reagents. Moreover, a very important advantage of the process according to the invention is that it is possible to use fodder beet instead of sugar beet as a starting material. For many years beet sugar has been produced from sugar beet. with a sugar content of 16-19% by weight, by extraction of sugar beets with water, as described above, then the pulp is coarsely separated, the obtained product is treated with lime and carbon dioxide, in order to destroy pectin and albumin, the sediment is removed, the resulting thin juice is concentrated by evaporation, the sugar crystallizes from the saturated solution and separates it. Until now, it has been considered that for economic and technological reasons it is not possible to make sugar using as a starting material fodder beets containing only 6-12% by weight of sugar. Processing fodder beet was expected to produce much more pulp than sugar beet. Compared to sugar beet root, fodder beet root contains much more sodium, more potassium, less magnesium and less calcium. For this reason, the ratio (K + Na) / (Mg + Ca) is much higher for them than for sugar beet. Detailed data is given in the work of P.J.K. van Ginneken's "De onderscheiding van suikerbietenrassen op grond van minerale saraenstelling van loof en wortel" published in "Mededeungen van het Instituut voor Suikerbietenteelt", Bergen op Zoom, Netherlands, September 19-20 and during IX-1939 the works of the same As already explained in "ad.d) 11 above, the presence in the sugar-containing extract of a large amount of sodium and potassium ions greatly deteriorates the economic results of the processes carried out by the methods known to date. Moreover, the high potassium content promotes the production of increased The use of fodder beet, on the other hand, has the following advantages: 1) Instead of paying for the beet delivered according to the sugar content, which is necessary and typical for sugar beet, the cost of the beet when using fodder beet as a starting material depends on its weight. The yield of fodder beet per hectare is much higher than that of sugar beet, and So fluctuations in sugar content are less significant; 2) in the production of beet sugar from fodder beet, it is easier to carry out the process in a sugar factory, because the storage of sugar beet is at least 7 months, while sugar beet can only be stored for two to three months and the campaigns can then be extended from about 3 months to 7-10 months.140 546 5 For this reason, the differences between sugar beet and fodder beet should be discussed in more detail. Both beet species are derived from the Beta vulgaris beet. Over many years, this species has been mutated to produce several new beet species with properties depending on their intended use * In this case, parameters such as yield per hectare and sugar content are more or less contradictory. Fodder beet has the highest yield per hectare, as well as the highest sugar yield, calculated on the area of crops, while the sugar content in them is low and a large amount of pulp is obtained as a by-product. They usually mature very late and have a lot of leaves at harvest time. This type of beet uses the water present in the soil more efficiently than other beet species. Therefore, it is more resistant to long periods of drought. With the same amount of water and nutrients, fodder beet produces more dry matter than sugar beet. However, it is not suitable for the production of sugar by the hitherto known methods, because the amount of pulp per unit of beet mass is then obtained than in the case of sugar beet, and moreover, the sugar content per unit of mass is much lower. sugar is high, but their yield per hectare is lower than that of fodder beet. They are much less abundant at harvest than Beta vulgaris and fodder beets because they mature early. But for the production of sugar, they are better suited than fodder beets, as the unit mass yields less pulp, and therefore sugar. Example I. Washed fodder beets were grated on a grater used in the potato industry. The resulting slurry was washed with water at 18 ° C. in a continuous multistage anti-current process, after which the liquid was separated from the pulp. The separation was carried out in a battery of clarifiers. Three clarifiers connected in series were used, the sugar-free pulp was removed from the last, third decanter, centrifuged so that the dry matter content was 3596 by weight. The last settler was fed partially sugar-free pulp leaving the second decanter, mixed with clean water at temperature 10 ° C. A small amount of water was added to the barlzo because the process was countercurrent. The amount of water can be calculated with a tolerance to some loss of sugar in the pulp, knowing that the pulp leaving the third settling tank can be easily centrifuged to 35% dry matter. The operations were repeated three times. Cell juice was obtained from the first clarifier and subjected to ultrafiltration. The decanter was fed with rasp pulp, mixed with the diluted cell sap from the second stage. Ultrafiltration gave a slurry and a residue. The residue contained proteins, pectins and gummy substances, which were mixed with the sugar-free pulp and sold as cattle feed. Rrzesacz was further cleaned on ion exchangers and decolored. The very pure sugar syrup thus obtained was suitable for direct human consumption. Example II. Sugar and water were removed from the grated pulp leaving the grater, obtained as in Example 1, by applying a multistage countercurrent wash on centrifugal sieves. The sugar-free pulp was pressed to establish the water content, and thus the sugar loss, at an economically acceptable level. The obtained, slightly diluted cell juice was further processed as described in example I.6 140 546. Example III. 1000 kg of fodder beets are mashed on a grater used in the potato industry. The pulp was separated directly into 490 kg of pulp and 900 kg of cell sac using a centrifuge. In this case, washing with water at 9 ° C, in the amount of 390 kg, was used in order to remove as much sugar from the pulp as possible. The slightly diluted cell sap was subjected to combined ultrafiltration. Prior to diafiltration, 89 kg of the residue obtained from the first ultrafiltration was diluted with 90 kg of water at 9 ° C. to remove most of the sugar. The final residue contained only about 1% by weight of sugar. Tkk, the purified pulp of 900 kg, contained 9 to 7% by weight of sugar (concentration determined by polarimetry) and 13.4% by weight of dry matter. The dry matter invert sugar content was 5 # 4 wt.%. The purified juice was then demineralized on a cation-exchange resin and an anion-exchange resin successively. An almost colorless, purified juice was obtained containing only 5% by weight of substances other than sugar, based on dry weight. This juice was concentrated in an evaporator so that the dry matter content was 71 wt%. The white sugar produced as a result of crystallization was of excellent quality and did not give way to other types of crystalline sugar. Example IV. 450 kg of fodder beets are cut into pieces with a maximum size of 8 cm. The beetroot crushed in this way was fed to a homogenizer using a helicoid pump, where it was pulped. The resulting pulp was then processed as shown in example III. Example 5 From 600 kg of grated beetroot in the form of a pulp (see examples III and IV), sugar was removed on a high-speed sieve. This process was carried out in four stages, the pulp was fed against the current against juice. In the last stage of sugar removal, 235 kg of water at 9 ° C was added to the pulp. The 4th stage sieve was used to remove sugar from the pulp separated in the second stage. This process was the third stage. The slurry was directed to the pulp separated from the first stage, and the pulp from the third stage was fed to the fourth. The effluent from the third stage was mixed with the pulp of the first stage and dehydrated in the second stage. The juice obtained in the second stage was combined with the undiluted cell juice from the first stage. A slightly diluted cell sap (520 kg) was obtained, which was subjected to ultrafiltration to remove proteins, gummy substances and pectins. Further processing was carried out as in example IV. Also in this case, as in the previous example, a good quality crystal sugar was obtained. Patent Claims 1. Method for obtaining disaccharides from tuberous plants containing them by extraction with water, in which the aqueous solution of disaccharides is subjected to ultrafiltration and then ion exchange, characterized by: that tuberous plants are mechanically crushed into a pulp, the crushed material is extracted with water with a temperature lower than 60 ° C, the obtained extract is subjected to ultrafiltration and then demineralization, and then the obtained solution is concentrated. A method according to claim 1, characterized in that most of the liquid contained therein is removed from the grated tuber, and the remainder is extracted with water at a temperature of at most 10 ° C. 3 # Method according to p. A process as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the extraction is carried out with water at a temperature of at most 10 ° C with a contact time of at most 0.5 hours. 4. The method according to p. A process as claimed in claim 1 or 2, characterized in that an amount of water is used for the extraction to obtain a solution containing 12-14% by weight of sugar. 5. The method according to p. 1, characterized in that fodder beets with a sugar content of 6-12% by weight are used as tuberous plants. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Mintage 100 copies Price PLN 220 PL