SK3772002A3 - Sugar beet membrane filtration process - Google Patents
Sugar beet membrane filtration process Download PDFInfo
- Publication number
- SK3772002A3 SK3772002A3 SK377-2002A SK3772002A SK3772002A3 SK 3772002 A3 SK3772002 A3 SK 3772002A3 SK 3772002 A SK3772002 A SK 3772002A SK 3772002 A3 SK3772002 A3 SK 3772002A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- ultrafiltration
- filtrate
- juice
- residue
- nanofiltration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 166
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 title claims abstract description 25
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 title claims description 34
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 225
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims abstract description 213
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims abstract description 142
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims abstract description 141
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 129
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 claims abstract description 111
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 claims abstract description 111
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims abstract description 106
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims abstract description 91
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 75
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 148
- 238000011026 diafiltration Methods 0.000 claims description 63
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 53
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 43
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 43
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 claims description 42
- 239000006188 syrup Substances 0.000 claims description 42
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 36
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 31
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 31
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 29
- 238000002803 maceration Methods 0.000 claims description 25
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 24
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 23
- MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N Raffinose Natural products O(C[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@]2(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N 0.000 claims description 22
- MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N UNPD196149 Natural products OC1C(O)C(CO)OC1(CO)OC1C(O)C(O)C(O)C(COC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 22
- MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N raffinose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N 0.000 claims description 22
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 16
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims description 14
- 235000015191 beet juice Nutrition 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 12
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N glycine betaine Chemical compound C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-N dithionous acid Chemical class OS(=O)S(O)=O GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- WBZKQQHYRPRKNJ-UHFFFAOYSA-L disulfite Chemical class [O-]S(=O)S([O-])(=O)=O WBZKQQHYRPRKNJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-L dithionite(2-) Chemical class [O-]S(=O)S([O-])=O GRWZHXKQBITJKP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 102000005840 alpha-Galactosidase Human genes 0.000 claims description 3
- 108010030291 alpha-Galactosidase Proteins 0.000 claims description 3
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims 2
- CZMRCDWAGMRECN-UHFFFAOYSA-N Rohrzucker Natural products OCC1OC(CO)(OC2OC(CO)C(O)C(O)C2O)C(O)C1O CZMRCDWAGMRECN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 abstract description 10
- 239000012465 retentate Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 8
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 7
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- AOSFMYBATFLTAQ-UHFFFAOYSA-N 1-amino-3-(benzimidazol-1-yl)propan-2-ol Chemical compound C1=CC=C2N(CC(O)CN)C=NC2=C1 AOSFMYBATFLTAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 5
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 5
- 230000002879 macerating effect Effects 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical group C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 4
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000012529 ultrafiltration/diafiltration (UF/DF) membrane Substances 0.000 description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 229960004903 invert sugar Drugs 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 2
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical compound NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 2
- PJVXUVWGSCCGHT-ZPYZYFCMSA-N (2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;(3s,4r,5r)-1,3,4,5,6-pentahydroxyhexan-2-one Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO PJVXUVWGSCCGHT-ZPYZYFCMSA-N 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N Diammonium sulfite Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S([O-])=O PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 101000749830 Rattus norvegicus Connector enhancer of kinase suppressor of ras 2 Proteins 0.000 description 1
- 235000011449 Rosa Nutrition 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000012505 colouration Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 102000038379 digestive enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108091007734 digestive enzymes Proteins 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006862 enzymatic digestion Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000009778 extrusion testing Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 235000021384 green leafy vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 235000019534 high fructose corn syrup Nutrition 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004094 preconcentration Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013055 pulp slurry Substances 0.000 description 1
- 235000015032 reconstituted 100% juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L sodium dithionite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])=O JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000012607 strong cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 125000000185 sucrose group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003445 sucroses Chemical class 0.000 description 1
- 235000012094 sugar confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013060 ultrafiltration and diafiltration Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- C13B10/00—Production of sugar juices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- C13B20/00—Purification of sugar juices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- C13B20/00—Purification of sugar juices
- C13B20/16—Purification of sugar juices by physical means, e.g. osmosis or filtration
- C13B20/165—Purification of sugar juices by physical means, e.g. osmosis or filtration using membranes, e.g. osmosis, ultrafiltration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Medicines Containing Plant Substances (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
- Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Predmetný vynález sa týka spôsobu výroby sacharózy z cukrovej repy.The present invention relates to a process for the production of sucrose from sugar beet.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Obvyklý spôsob výroby cukru z cukrovej repy zahrňuje čistenie repy, jej narezanie na rezky, extrahovanie šťavy z rezkou difúziou, čistenie šťavy čírením vápnom a saturáciou oxidom uhličitým, koncentrovanie šťavy' viacnásobným odparovaním, viacstupňovým varením koncentrovanej šťavy v panvách, separáciu, vypieraním a sušením cukru.A common method of producing sugar from sugar beet involves cleaning the beet, slicing it into chips, extracting the juice from the cut by diffusion, purifying the juice by clarifying with lime and carbonation, concentrating the juice by multiple evaporation, multi-stage cooking of concentrated juice in pans, separating, scrubbing and drying sugar .
Pri obvyklom spôsobe sa extrakcia šťavy vykonáva tak, že sa cukor nechá difúndovať cez prírodné steny buniek repy. Steny buniek umožňujú, aby cukry a iné nízkomolekulárne zlúčeniny prechádzali naprieč, ale zabraňujú prechodu vysokomolekulárnych zlúčenín. Tento selektívny difúzny spôsob má dve výhody. Zadržiavanie vysokomolekulárnych zlúčenín napomáha výrobe veľmi čistej šťavy. Rovnako to znižuje filtračné ťažkosti, ktoré sú spôsobené polysacharidmi a proteínmi, ktoré zahrňujú vysokomolekulárne zlúčeniny.In a conventional method, the extraction of the juice is carried out by allowing the sugar to diffuse through the natural walls of the beet cells. Cell walls allow sugars and other low molecular weight compounds to cross, but prevent the passage of high molecular weight compounds. This selective diffusion process has two advantages. Retention of high molecular weight compounds helps to produce very pure juice. It also reduces the filtration difficulties that are caused by polysaccharides and proteins that include high molecular weight compounds.
Čistenie repnej šťavy je pri bežnom spôsobe založené na úprave vápnom. Vápno slúži pri spôsobe čistenia vápnom mnohým účelom. Neutralizuje kyslosť šťavy a zráža vápenné soli niekoľkých organických a anorganických kyselín. Zrazenina absorbuje iné nečistoty. Vápenná zrazenina vytvára poréznu hmotu, ktorá uľahčuje následnú filtráciu šťavy.Beet juice purification is based on lime treatment in a conventional method. Lime serves many purposes in the lime purification process. It neutralizes the acidity of the juice and precipitates the calcium salts of several organic and inorganic acids. The precipitate absorbs other impurities. The lime precipitate forms a porous mass which facilitates subsequent filtration of the juice.
Bežný spôsob difúzie pri extrakcii šťavy z repy má svoje výhody. Má dlhú retenčnú dobu, ktorá podporuje rast mikróbov, čo vedie k strate cukru a vytváraniu nežiadúcich zlúčenín. Je obtiažne zvyšovať teplotu narezaných rezkov dostatočne rýchlo, aby sa zabránilo rastu mikroorganizmov. Kaša, ktorá ostáva po difúzii sa spravidla lisuje a vylisovaná šťava sa privádza späť do difúzéra. Podstatná časť vysokomolekulárnych zlúčenín, ktoré sú v difúznom spôsobe zadržané stenami buniek, je pri lisovaní uvoľnená a mieša sa s difúznou šťavou. To čiastočne neguje výhody selektívneho spôsobu difúzie.The conventional diffusion method for extracting beet juice has its advantages. It has a long retention time that promotes microbial growth, resulting in loss of sugar and formation of unwanted compounds. It is difficult to raise the temperature of cut pieces sufficiently fast to prevent the growth of microorganisms. The slurry remaining after diffusion is generally compressed and the squeezed juice is returned to the diffuser. A substantial portion of the high molecular weight compounds that are retained by the cell walls in the diffusion process is released during compression and mixed with the diffusion juice. This partially negates the advantages of the selective diffusion method.
Bežný spôsob čerenia vápnom používa veľké množstvo vápna, ktoré je až 2,5 % celkovej hmotnosti spracovávanej repy. Cukrovary preto prevádzkujú pece na pálenie vápna a dopravujú k tomuto účelu vápenec na veľké vzdialenosti. Odpad z čerenia vápnom a saturácie oxidom uhličitým, skladajúci sa z použitého vápna a oddelených nečistôt, sa likviduje ako odpad. Výroba vápna a likvidácia odpadu z čerenia sú nákladné operácie.A conventional lime blackening method uses a large amount of lime, which is up to 2.5% of the total weight of the beet being processed. Sugar factories therefore operate lime kilns and transport the limestone over long distances. Waste from lime blackening and carbonation, consisting of used lime and separated impurities, is disposed of as waste. The production of lime and the disposal of waste from the milling are costly operations.
Likvidácia odpadu z čerenia je stále obtiažnejšia a v mnohých komunitách je drahá.The disposal of ripening waste is becoming increasingly difficult and expensive in many communities.
Bežná úplná filtrácia nie je schopná oddeliť sacharózu od makromolekulárnych nečistôt v cukrovej repe. Je popísaných tiež niekoľko spôsobov používania mikrofiltrácie a ultrafiltrácie k čisteniu šťavy so zníženým používaním vápna, ale tieto spôsoby všeobecne zahrňujú vkladanie mikrofiltračných alebo ultraťifltračných membrán v jednom alebo viacerých miestach bežných spôsobov spracovania repy.Conventional complete filtration is not capable of separating sucrose from macromolecular impurities in sugar beet. Several methods of using microfiltration and ultrafiltration to purify lime-reduced juice are also described, but these methods generally involve inserting microfiltration or ultrafiltration membranes at one or more sites of conventional beet processing methods.
Existuje dlhodobá potreba nájsť lepšie spôsoby získavania cukru z repy, ktoré by zabránili alebo, aspoň minimalizovali jeden alebo viac problémov existujúcich v skôr používaných spôsoboch.There is a long-term need to find better ways of obtaining sugar from beet that would prevent or at least minimize one or more of the problems existing in the previously used methods.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Predmetný vynález sa týka spôsobu výroby cukru z cukrovej repy. Pri jednom uskutočnení tento spôsob zahrňuje kroky: a) buď 1) macerovanie repy alebo jej kúskov alebo 2) rozrezávanie repy na rezky, b) oddeľovanie šťavy z macerovanej repy alebo rezkov a c) membránovú filtráciu oddelenej šťavy, ktorou sa pripravuje ultrafiltračný zvyšok a ultrafiltračný filtrát.The present invention relates to a process for producing sugar from sugar beet. In one embodiment, the method comprises the steps of: a) either 1) macerating the beet or pieces thereof, or 2) cutting the beet into shreds, b) separating the juice from the macerated beet or shreds, and c) separating the juice by membrane filtration to prepare ultrafiltration residue and ultrafiltration filtrate .
Pri inom uskutočnení spôsob zahrňuje kroky: a) macerovanie repy alebo jej kúskov, b) mechanické oddeľovanie šťavy z macerovanej repy a c) membránovú filtráciu oddeľovanej šťavy, čim sa pripravuje ultrafiltračný zvyšok a ultrafiltračný filtrát. Toto uskutočnenie predmetného vynálezu používa mechanické prostriedky, ako je vákuová filtrácia, na oddeľovanie šťavy z macerovanej repy, čím sa líši od spôsobu jednoduchej difúzie, ktorý sa používa pri technológii spracovania podľa známeho stavu techniky, aby sa získala šťava z rezkov.In another embodiment, the method comprises the steps of: a) macerating the beet or pieces thereof, b) mechanically separating the juice from the macerated beet, and c) membrane filtration the separated juice to prepare an ultrafiltration residue and an ultrafiltration filtrate. This embodiment of the present invention uses mechanical means, such as vacuum filtration, to separate the juice from macerated beet, which differs from the simple diffusion method used in the prior art processing technology to obtain juice from the chips.
Pri niektorých zvlášť výhodných uskutočneniach spôsobu, kde je repa narezaná na kúsky a potom macerovaná a macerácia sa vykonáva v diskovom mlyne, sa tiež dáva prednosť tomu, aby sa vykonávala vákuová extrakcia šťavy na pohybujúcom sa poréznom filtračnom páse s protiprúdovým tokom macerovanej repy a vody, najvýhodnejšie pri teplote najmenej 80 °C. Hodnota pH vákuovo extrahovanej šťavy sa s výhodou nastaví okolo hodnoty 7 pridávaním hydroxidu sodného.In some particularly preferred embodiments of the method, wherein the beet is cut into pieces and then macerated and the maceration is carried out in a disk mill, it is also preferred that vacuum extraction of the juice be performed on a moving porous filter belt with a countercurrent flow of macerated beet and water. most preferably at a temperature of at least 80 ° C. The pH of the vacuum extracted juice is preferably adjusted to about 7 by the addition of sodium hydroxide.
Pri jednom zvlášť výhodnom uskutočnení spôsobu je šťava uvedená do styku s činidlom zvoleným zo skupiny skladajúcej sa z oxidu siričitého, síranových soli, siričitanóvých solí, hydrosiričitanových solí a ich zmesí v množstve postačujúcom k nastaveniu pH extrahovanej šťavy na hodnotu neprevyšujúcu 8.In one particularly preferred embodiment of the method, the juice is contacted with an agent selected from the group consisting of sulfur dioxide, sulfate salts, sulfite salts, hydrosulfite salts and mixtures thereof in an amount sufficient to adjust the pH of the extracted juice to a value not exceeding 8.
ΛΛ
Membránová filtrácia sa môže vhodne vykonávať ultrafiltračnou membránou, nanofiltračnou membránou alebo inými typmi membrán, ktoré sú tu popísané. Pri jednom výhodnom uskutočnení je membránovou filtráciou ultrafiltrácia s priečnym tokom, a vykonáva sa pri najmenej 80 °C a pH ultrafiltračného filtrátu najmenej 7.Membrane filtration may suitably be performed with an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane, or other types of membranes described herein. In one preferred embodiment, the membrane filtration is a cross-flow ultrafiltration, and is performed at at least 80 ° C and the pH of the ultrafiltration filtrate is at least 7.
Jednou výhodnou alternatívou spôsobu je podrobiť filtračný zvyšok z membránovej filtrácie diafiltrácii, aby sa získal zvyškový cukor vo filtračnom zvyšku, čím sa vytvorí diafiltračný filtračný filtrát (tu tiež nazývaný diafiltrát). Tento diafiltrát je pre ďalšie spracovanie s výhodou kombinovaný s filtračným filtrátom z membránovej filtrácie.One preferred method alternative is to subject the filter residue from the membrane filtration to diafiltration to obtain residual sugar in the filter residue, thereby forming a diafiltration filtration filtrate (also referred to herein as a diafiltrate). This diafiltrate is preferably combined with a membrane filtration filtrate for further processing.
Ďalším výhodným variantom spôsobu je koncentrácia filtrátu z membránovej filtrácie reverznou osmózou, čím sa vyrobí koncentrovaný roztok. Tento koncentrovaný roztok sa odparuje a kryštalizuje sa z neho sacharóza.Another preferred variant of the process is the concentration of the filtrate from the reverse osmosis membrane filtration to produce a concentrated solution. This concentrated solution was evaporated and sucrose crystallized therefrom.
Pri spôsobe podľa vynálezu sa s výhodou šťava alebo filtrát neuvádza do styku s vápnom a s oxidom uhličitým.In the process according to the invention, the juice or filtrate is preferably not contacted with lime and carbon dioxide.
Jedno špecificky výhodné uskutočnenie spôsobu zahrňuje kroky: a) rezanie cukrovej repy na kúsky, b) macerovanie kúskov repy, c) mechanické extrahovanie šťavy z macerovanej repy, d) šírenie extrahovanej šťavy, e) nastavenie pH u extrahovanej šťavy najmenej na 7, f) membránovú filtráciu extrahovanej šťavy, vyrobenie filtračného zvyšku a filtrátu, g) podrobenie filtračného zvyšku diafiltrácii, čím sa vyrába diafiltračný filtrát, ktorý je obohatený o cukor v porovnaní s filtračným zvyškom, h) spojovanie diafiltračného filtrátu a filtrátu z membránovej filtrácie, čím sa vyrobí kombinovaná šťava, i) koncentrovanie kombinovanej šťavy reverznou osmózou, čím sa vyrobí koncentrovaný roztok aj) odparovanie koncentrovaného roztoku a kryštalizáciu sacharózy z neho.One specifically preferred embodiment of the method comprises the steps of: a) cutting sugar beet into pieces, b) macerating beet pieces, c) mechanically extracting juice from macerated beet, d) spreading the extracted juice, e) adjusting the pH of the extracted juice to at least 7, f) g) subjecting the filter residue to diafiltration to produce a sugar-enriched diafiltration filtrate as compared to a filter residue, h) combining the diafiltration filtrate and the membrane filtration filtrate to produce a combined juice, i) concentrating the combined juice by reverse osmosis to produce a concentrated solution i) evaporating the concentrated solution and crystallizing sucrose therefrom.
Toto uskutočnenie predmetného vynálezu má mnoho výhod oproti bežnému spôsobu spoužitím difúzie, čerenia vápnom a saturácie oxidom uhličitým. Tento spôsob má napríklad nižšiu retenčnú dobu, ktorá znižuje rozsah mikrobiologickej deštrukcie sacharózy. Jemnosť macerovanej repy znižuje percento sacharózy zadržanej v kaši pod 0,5 % v porovnaní s 0,75 % pri bežnom spôsobe. Vyššia extrakcia vďaka macerácii a nižšia inverzia vďaka zníženej retenčnej dobe zvyšujú celkovú výťažnosť cukru o 1 až 2 % hmotn., vztiahnuté na spracovávanú repu.This embodiment of the present invention has many advantages over the conventional method of triggering diffusion, lime blackening and carbon dioxide saturation. For example, the method has a lower retention time which reduces the extent of microbiological destruction of sucrose. The fineness of the macerated beet reduces the percentage of sucrose retained in the slurry below 0.5% compared to 0.75% in the conventional method. Higher extraction due to maceration and lower inversion due to reduced retention time increase the overall sugar yield by 1 to 2% by weight, based on the beet being processed.
Tento spôsob čistenia vyrába z cukrovej repy šťavu, ktorá je menej sfarbená, než ako je tomu pri tradičnej difúzii a saturácii oxidom uhličitým. Menšie sfarbenie šťavy umožňuje menšie pranie konečného kryštalického výrobku. Membránová filtrácia odstraňuje makromolekuly v šťave z repy, takže sa vyrába sirup s nižšou viskozitou. Sirupy s nižšou viskozitou kryštalizujú rýchlejšie a vytláčajú sa ľahšie z povrchu kryštálov sacharózy. Málo sfarbený, málo viskózny sirup znižuje recyklus v priebehu kryštalizačného spôsobu, čo vedie k lepšiemu získavaniu cukru.This method of purification produces from sugar beet juice which is less colored than traditional carbon dioxide diffusion and saturation. The lesser coloring of the juice allows less washing of the final crystalline product. Membrane filtration removes the macromolecules in the beet juice so that a syrup of lower viscosity is produced. Low viscosity syrups crystallize faster and are more readily displaced from the surface of sucrose crystals. A low-colored, low-viscosity syrup reduces the recycle during the crystallization process, resulting in better sugar recovery.
Spôsob vylučuje pec na pálenie vápna, dobývanie vápenca a všetko s tým spojené zariadenie, spôsoby, výrobky, vedľajšie výrobky a odpadové produkty. Hydroxid sodný naThe method excludes a lime kiln, limestone extraction furnace and all associated equipment, processes, products, by-products and waste products. Sodium hydroxide on
I neutralizáciu šťavy stoji asi polovicu z toho, ako vápno, ktoré nahradzuje. S hydroxidom sodným sa ľahšie manipuluje, je čistejší a pre zariadenia menej abrazívny ako vápno.Even neutralizing juice costs about half of it as lime it replaces. Sodium hydroxide is easier to handle, cleaner and less abrasive for the plant than lime.
U predmetného vynálezu tiež dochádza k značnému zníženiu odpadu, ktorý spôsobuje znečisťovanie životného prostredia. Konvenčným spôsobom sa vyrába filtračný koláč, ktorý zahrňuje produkty čerenia vápnom a nečistoty odstránené zo šťavy. Tento koláč je umiestňovaný do rybníkov alebo na skládky. Navrhovaný spôsob celkom vylučuje potrebu likvidácie takýchto materiálov, lnvertné cukry končia v melase, čo je predajný vedľajší produkt, a nie v odpade. Predmetný vynález tiež umožňuje vylúčenie saturácie oxidom uhličitým, čo je hlavný zdroj znečistenia ovzdušia u cukrovarov.The present invention also greatly reduces waste that causes environmental pollution. In a conventional manner, a filter cake is produced which includes lime blackening products and impurities removed from the juice. This cake is placed in ponds or landfills. The proposed method completely eliminates the need to dispose of such materials, the inert sugars end up in molasses, which is a marketable by-product and not in waste. The present invention also allows the elimination of carbon dioxide saturation, which is a major source of air pollution in sugar refineries.
Pri ďalšom uskutočnení predmetného vynálezu sa filtruje vstupná šťava obsahujúca sacharózu, ktorá bola získaná z cukrovej repy, cez prvú ultrafiltračnú membránu ktorá vytvára rez na prvé molekulárne hmotnosti. Tento ultrafiltračný krok vyrába prvý filtračný ultrafiltračný filtrát a prvý ultrafiltračný zvyšok. Prvý ultrafiltračný filtrát sa filtruje cez druhú ultrafiltračnú membránu, ktorá vytvára rez na druhé molekulárne hmotnosti, ktorá je nižšia, ako je rez na úrovni prvej molekulárnej hmotnosti. Tento druhý ultrafiltračný krok vytvára druhý ultrafiltračný filtrát a druhý ultrafiltračný zvyšok. Druhý ultrafiltračný filtrát je nanofiltrovaný cez nanofiltračnú membránu, čim sa vytvára nanofiltračný filtrát a nanofiltračný zvyšok. Nanofiltračný zvyšok má vyššiu koncentráciu sacharózy, na báze sušiny, ako východisková šťava zavádzana do prvého ultrafiltračného kroku a môže byť použitá pri odpaľovacích a kryštalizačných operáciách k výrobe kryštálov z bieleho cukru.In another embodiment of the present invention, the sucrose-containing feed juice obtained from the sugar beet is filtered through a first ultrafiltration membrane that produces a cut at a first molecular weight. This ultrafiltration step produces a first filtration ultrafiltration filtrate and a first ultrafiltration residue. The first ultrafiltration filtrate is filtered through a second ultrafiltration membrane that produces a cut at a second molecular weight that is lower than the cut at a first molecular weight level. This second ultrafiltration step forms a second ultrafiltration filtrate and a second ultrafiltration residue. The second ultrafiltration filtrate is nanofiltrated through a nanofiltration membrane to form a nanofiltration filtrate and a nanofiltration residue. The nanofiltration residue has a higher sucrose concentration, based on dry matter, than the initial juice introduced into the first ultrafiltration step and can be used in the firing and crystallization operations to produce white sugar crystals.
Pri jednom konkrétnom uskutočnení vynálezu je vstupná šťava obsahujúca sacharózu vyrábaná macerovaním cukrovej repy alebo jej kúskov, čím sa vytvára macerovaný materiál, ktorý zahrňuje kašu a kvapalinu a potom sa oddeľuje kvapalina obsiahnutá v macerovanom materiály z kaše napríklad jednou alebo niekoľkými operáciami zo skupiny zloženej z odstreďovania, konvenčnej filtrácie alebo cedenia. Pri jednom konkrétnom uskutočnení je repa macerovaná tak, že najprv prechádza cez kladívový mlyn a poprípade potom môže prechádzať cez mlecie zariadenie, kde sa repa zmení na zmes kaše a kvapaliny obsahujúcej sacharózu. Po oddelení kvapaliny od kaše nezostane v kaši viac než asi 5 % hmotn. sacharózy, s výhodou nie viac než asi 3 %.In one particular embodiment of the invention, the sucrose-containing inlet juice is produced by macerating sugar beet or pieces thereof to form a macerated material that includes slurry and liquid and then separating the liquid contained in the macerated slurry material from, for example, one or more operations from the centrifuging group. , conventional filtration or screening. In one particular embodiment, the beet is macerated such that it first passes through a hammer mill, and optionally then passes through a grinding machine, where the beet is turned into a mixture of slurry and a liquid containing sucrose. After separation of the liquid from the slurry, no more than about 5 wt. sucrose, preferably no more than about 3%.
Po oddelení vláknitej kaše od kvapaliny a pred prvou ultrafiltráciou môže spôsob poprípade zahrnovať ďalší krok alebo kroky k odstráneniu zvyšku vlákien repy a kalu z oddelenej kvapaliny (šťavy). Možno to vykonávať cedeníni alebo filtráciou. Cedenie alebo filtrácia s výhodou odstráni najmenej 90 % hmotn. všetkých vlákien a kalu, majúceho najväčší rozmer okolo 150 pm alebo väčší, s výhodou najmenej 90 % hmotn. všetkých vlákien a kalu, majúceho najväčší rozmer 50 pm alebo väčší.After separating the pulp slurry from the liquid and prior to the first ultrafiltration, the method may optionally include an additional step or steps to remove the rest of the beet and slurry fibers from the separated liquid (juice). This can be done by slaking or by filtration. Preferably, the decalcification or filtration removes at least 90 wt. % of all fibers and sludge having a maximum dimension of about 150 µm or greater, preferably at least 90 wt. All fibers and sludge having a maximum dimension of 50 µm or greater.
Pri ďalšom uskutočnení vynálezu sa repa namiesto macerovania reže na rezky a vstupná šťava obsahujúca sacharózu sa z nej získava difúziou.In a further embodiment of the invention, instead of macerating the cut into shreds, the sucrose-containing inlet juice is obtained by diffusion.
Tiež je možné zavádzať vzduch do vstupnej šťavy pred prvou ultrafiltráciou, aby sa oxidovali farbotvorné materiály. Táto oxidácia, ktorá zvyšuje sfarbenie šťavy, spôsobuje, že farbotvorné materiály polymerizujú, čo uľahčuje ich odstraňovanie pri nasledujúcej ultrafiltrácii. (Tam, kde sa v predmetnom patente hovorí o polymerizácii farbotvorných materiálov, má sa za to, že to zahrňuje fyzickú aglomeráciu rovnako ako chemickú polymerizáciu.) Ďalšou možnosťou je zaviesť do privádzanej šťavy pred prvou ultrafiltráciou peroxid vodíka, ozón alebo oboje. Tieto materiály tiež uľahčujú oxidáciu.It is also possible to introduce air into the inlet juice before the first ultrafiltration to oxidize the color-forming materials. This oxidation, which enhances the coloring of the juice, causes the color-forming materials to polymerize, which facilitates removal by subsequent ultrafiltration. (Where the present patent refers to the polymerization of coloring materials, it is believed that this includes physical agglomeration as well as chemical polymerization.) Another possibility is to introduce hydrogen peroxide, ozone, or both into the feed juice prior to the first ultrafiltration. These materials also facilitate oxidation.
Hodnota pH u privádzanej šťavy sa pred ultrafiltráciou s výhodou nastaví na hodnotu 6 až 8, napríklad pridaním zásady. Môže to napomôcť minimalizovať tvorbu invertu.The pH of the feed juice is preferably adjusted to between 6 and 8 prior to ultrafiltration, for example by addition of a base. This can help minimize invert formation.
Prvá ultrafiltračná membrána vytvára s výhodou rez na molekulové hmotnosti najmenej 2000 daltonov a veľkosť pórov nie je väčšia ako okolo 0.1 pm. S výhodou sa u nej vykonáva rez na molekulové hmotnosti okolo 4000 až 200 000 daltonov. Ultrafiltračný filtrát z prvej filtrácie má s výhodou sfarbenie okolo 3000 až 10 000 icu. (Všetky tu uvedené hodnoty sfarbenia sa stanovujú na stupnici ICUMSA.)Preferably, the first ultrafiltration membrane produces a cut at a molecular weight of at least 2000 daltons and a pore size of not more than about 0.1 µm. Preferably, it is cut at a molecular weight of about 4000 to 200,000 daltons. The ultrafiltration filtrate of the first filtration preferably has a coloring of about 3000 to 10,000 icu. (All staining values given here are determined on an ICUMSA scale.)
Spôsob podľa predmetného vynálezu sa dá vykonávať pre rad rôznych podmienok spôsobu. Príkladom týchto podmienok je, že vstupná šťava môže mať teplotu 60 až 93 °C (140 až 200 °F) v priebehu prvej ultraťiltrácie, s výhodou 71 až 85 °C (160 až 185 °F).The process of the present invention can be performed for a variety of process conditions. An example of these conditions is that the inlet juice may have a temperature of 60 to 93 ° C (140 to 200 ° F) during the first ultrafiltration, preferably 71 to 85 ° C (160 to 185 ° F).
Druhá ultrafiltračná membrána vykonáva rez na molekulové hmotnosti 500 až 5000 daltonov, s výhodou na molekulové hmotnosti 1000 až 4000 daltonov. Pri jednom osobitnom uskutočnení spôsobu sa druhá ultrafiltrácia vykonáva v dvoch stupňoch, pričom prvý stupeň používa ultraťiltračnú membránu vykonávajúcu rez na molekulové hmotnosti pri 3500 až 4000 daltonov a druhý stupeň používa ultrafiltračnú membránu vykonávajúcu rez na molekulové hmotnosti menšie ako 3500 daltonov. Druhý ultrafiltračný filtrát má s výhodou sfarbenie, ktoré nie je intenzívnejšie ako 4000 icu, ešte výhodnejšie nie viac ako 2500 icu.The second ultrafiltration membrane performs a cut at a molecular weight of 500 to 5000 daltons, preferably at a molecular weight of 1000 to 4000 daltons. In one particular embodiment of the method, the second ultrafiltration is performed in two stages, the first stage using an ultrafiltration membrane making a cut at molecular weights at 3500 to 4000 daltons and the second stage using an ultrafiltration membrane making a cut at a molecular weight less than 3500 daltons. The second ultrafiltration filtrate preferably has a coloration which is not more intense than 4000 icu, even more preferably not more than 2500 icu.
Aby sa minimalizovala strata sacharózy vo filtračnom zvyšku z prvého a druhého ultrafiltračného kroku, je výhodné zahrnúť do procesu diafiltračné kroky. „Diafiltrácia“ sa tu používa v zmysle ultrafiItrácie, ktorá využíva vodu pridanú do vstupu, aby sa napomohlo preplaveniu sacharózy cez membránu.In order to minimize the loss of sucrose in the filter residue from the first and second ultrafiltration steps, it is preferred to include diafiltration steps in the process. "Diafiltration" is used herein to mean ultrafiltration, which uses water added to the inlet to assist the passage of sucrose through the membrane.
Pri jednom takomto uskutočnení spôsobu sa diafiltruje prvý ultrafiltračný zvyšok cez najmenej prvú diafiltračnú/ultrafiltračnú membránu. Tým sa vytvorí prvý diafiltračný filtrát a prvý diafiltračný zvyšok. Prvý diafiltračný filtrát sa potom skombinuje s prvým ultrafiltračným filtrátom a filtruje sa cez druhú ultrafiltraČnú membránu,In one such embodiment of the method, the first ultrafiltration residue is diafiltered through at least the first diafiltration / ultrafiltration membrane. This creates a first diafiltration filtrate and a first diafiltration residue. The first diafiltration filtrate is then combined with the first ultrafiltration filtrate and filtered through a second ultrafiltration membrane,
Podobne filtračný zvyšok z druhej ultrafiltrácie môže byť diafiltrovaný cez najmenej druhú diafiltračnú/ultrafiltračnú membránu. Tento druhý diafiltračný krok vytvára druhý diafiltračný filtrát a druhý diafiltračný zvyšok. Druhý diafiltračný filtrát sa potom kombinuje s druhým ultrafiltračným filtrátom a následne sa filtruje cez nanofiltračnú membránu.Similarly, the filter residue from the second ultrafiltration can be diafiltered through at least a second diafiltration / ultrafiltration membrane. This second diafiltration step forms a second diafiltration filtrate and a second diafiltration residue. The second diafiltration filtrate is then combined with the second ultrafiltration filtrate and subsequently filtered through a nanofiltration membrane.
Filtračné zvyšky z prvej a druhej ultrafiltrácie (alebo diafiltrácie) a filtrát z nanofiltrácie sa môžu skombinovať tak, aby sa vyrobila melasa. Tento kombinovaný prúd môže vyžadovať, aby bol koncentrovaný odparovaním vody.The filter residues from the first and second ultrafiltration (or diafiltration) and the nanofiltration filtrate may be combined to produce molasses. This combined stream may require to be concentrated by evaporation of water.
Naviac k čisteniu šťavy nanofiltráciou je možné zahrnúť do spôsobu iónomeničovej alebo elektrodialyzačné čistiace kroky. Tieto tri čistiace spôsoby sa dajú použiť v akomkoľvek poradí. Pri jednom osobitne uprednostňovanom uskutočnení spôsobu je nanofiltračný zvyšok čistený elektrodialýzou, čím sa vytvára elektrodialyzovaná šťava a elektrodialyzovaný zvyšok, a potom sa elektrodialyzovaná šťava čistí iónovou výmenou, čim sa vytvára vyčistená Šťava. Žiadny z filtrátov sa pritom s výhodou neuvádza do styku s vápnom alebo oxidom uhličitým.In addition to purifying juice by nanofiltration, ion exchange or electrodialysis purification steps may be included in the process. The three cleaning methods can be used in any order. In one particularly preferred embodiment of the method, the nanofiltration residue is purified by electrodialysis to form the electrodialysed juice and the electrodialysed residue, and then the electrodialysed juice is purified by ion exchange to form the purified juice. None of the filtrates is preferably contacted with lime or carbon dioxide.
Nanofiltrácia odstraňuje popol (vrátane jednomocných a dvojmocných katiónov), invert, organické kyseliny, dusíkatý materiál a iné nízkomolekulárne organické alebo nabité zlúčeniny. Nanofiltrácia a prípadná elektrodialýza alebo iónová výmena s výhodou odstraňujú najmenej okolo 65 % hmotn. Ca, Mg, K, Na a s nimi spojených anorganických a organických aniónov, ktoré sú prítomné v druhom ultrafiltračnom filtráte. Iónová výmena nahrádza zostatkové dvojmocné katióny ako je vápnik a horčík jednomocnými katiónmi, ako je draslík a sodík. Nanofiltračný zvyšok má s výhodou nižšiu koncentráciu dvojmocných katiónov na báze sušiny, ako filtrát z druhej ultrafiltrácie.Nanofiltration removes ash (including monovalent and divalent cations), invert, organic acids, nitrogenous material and other low molecular weight organic or charged compounds. The nanofiltration and optional electrodialysis or ion exchange preferably remove at least about 65 wt. Ca, Mg, K, Na and the associated inorganic and organic anions present in the second ultrafiltration filtrate. Ion exchange replaces residual divalent cations such as calcium and magnesium with monovalent cations such as potassium and sodium. The nanofiltration residue preferably has a lower concentration of divalent cations on a dry matter basis than the filtrate from the second ultrafiltration.
Nanofiltračný filtrát bude obsahovať veľké percento nečistôt, ktoré boli prítomné vo vstupnej šťave. V mnohých prípadoch bude napríklad nanofiltračný filtrát zahrnovať najmenej 30 % hmotn. popola na báze sušiny, najmenej 30 % invertu a najmenej okolo 25 % betaínu prítomného vo vstupnej šťave.The nanofiltration filtrate will contain a large percentage of impurities that were present in the inlet juice. In many cases, for example, the nanofiltration filtrate will comprise at least 30 wt. solids ash, at least 30% invert and at least about 25% betaine present in the inlet juice.
Vyčistená šťava (t. j. po nanofiltrácii a elektrodialýze alebo iónovej výmene) má s výhodou koncentráciu popola, ktorá nie je väčšia, ako 2,5 % hmotn. na bázu sušiny, výhodnejšie nie viac ako 2 %, najvýhodnejšie nie viac ako 1,0 %.The clarified juice (i.e. after nanofiltration and electrodialysis or ion exchange) preferably has an ash concentration of not more than 2.5% by weight. on a dry weight basis, preferably not more than 2%, most preferably not more than 1.0%.
Po krokoch membránovej filtrácie (a krokoch elektrodialýzy alebo iónovej výmeny), sa môže odparovať voda z vyčistenej šťavy tak, aby sa vyrábal koncentrovaný sirup (napr. so 75 % sušiny). Biely cukor sa potom môže kryštalizovať z koncentrovaného sirupu. Kvôli vysokému stupňu odstránenia nečistôt môže prítomný vynález dosiahnuť dve kryštalizácie bieleho cukru z koncentrovaného sirupu oproti jednej, ktorá je typická na spôsoby podľa známeho stavu techniky.After membrane filtration steps (and electrodialysis or ion exchange steps), water can be evaporated from the purified juice to produce a concentrated syrup (e.g., with 75% solids). The white sugar can then be crystallized from concentrated syrup. Due to the high degree of impurity removal, the present invention can achieve two crystallizations of white sugar from concentrated syrup versus one that is typical of the prior art processes.
Po jednej alebo viacerých kryštalizáciách bieleho cukru z koncentrovaného sirupu zostane matečný lúh. Tento matečný lúh sa môže recyklovať na jednu z ultrafiltrácií, poprípade môže byť tento recyklačný prúd ďalej čistený, aby sa znížil obsah rafinózy.After one or more crystallizations of white sugar from the concentrated syrup, the mother liquor remains. This mother liquor can be recycled to one of the ultrafiltrations, or the recycle stream can be further purified to reduce the raffinose content.
Spôsob môže poprípade zahrnovať šírenie jedného alebo viacerých procesných prúdov. Hlavne najmenej jeden vodný prúd zvolený zo skupiny skladajúcej sa zo vstupnej šťavy, ultrafiltračný filtrát z prvej ultrafiltrácie, ultrafiltračný filtrát z druhej ultrafiltrácie, nanofiltračný zvyšok z nanofiltrácie a nástreku na odparku môžu byť uvedené do styku s činidlom zvoleným zo skupiny skladajúcej sa z oxidu siričitého, siričitanových solí, hydrosiričitanových solí, metahydrosiričitanových solí, dithionitov a ich zmesí, v množstve postačujúcom k zabezpečeniu ekvivalentnej koncentrácie oxidu siričitého v prúde najmenej 100 mg/kg (ppm)The method may optionally include propagating one or more process streams. In particular, the at least one aqueous stream selected from the group consisting of the inlet juice, the ultrafiltration filtrate of the first ultrafiltration, the ultrafiltration filtrate of the second ultrafiltration, the nanofiltration residue of the nanofiltration and the evaporator feed can be contacted with an agent selected from the group consisting of sulfur dioxide, sulphite salts, hydrosulphite salts, metabisulphite salts, dithionites and mixtures thereof, in an amount sufficient to ensure an equivalent sulfur dioxide concentration in the stream of at least 100 mg / kg (ppm)
Jedno osobitne výhodné uskutočnenie vynálezu je spôsob výroby cukru z repy, ktorý zahrňuje kroky:One particularly preferred embodiment of the invention is a method for producing sugar from beet, comprising the steps of:
a) macerovanie cukrovej repy alebo jej kúskov, čím sa vytvorí kaša, ktorá obsahuje vodnú kvapalinu obsahujúcu sacharózu,(a) maceration of sugar beet or pieces thereof to form a slurry containing an aqueous liquid containing sucrose;
b) oddelenie kvapaliny obsahujúcej sacharózu od kaše (alebo ako alternatíva ku krokom ad a) a ad b), narezanie cukrovej repy na rezky a z nich získanie vstupnej šťavy obsahujúcej sacharózu difúziou),b) separating the sucrose-containing liquid from the slurry (or as an alternative to steps a) and b), cutting the sugar beet into cuttings and extracting the sucrose-containing inlet juice by diffusion),
c) filtrovanie kvapaliny obsahujúcej sacharózu cez prvú ultrafiltračnú membránu, ktorá vykonáva rez na molekulové hmotnosti 4000 až 200 000 daltonov, čím sa vytvára prvý ultrafiltračný filtrát, ktorý má sfarbenie, ktoré nie je intenzívnejšie ako 10 000 icu a prvý ultrafiltračný zvyšok,(c) filtering the sucrose-containing liquid through a first ultrafiltration membrane that cuts at a molecular weight of 4,000 to 200,000 daltons to form a first ultrafiltration filtrate having a coloration of no more than 10,000 icu and a first ultrafiltration residue;
d) filtrovanie prvého ultrafolitračného filtrátu cez druhú ultrafiltračnú membránu, ktorá vykonáva rez na molekulové hmotnosti 2000 až 4000 daltonov, čím sa vytvára druhý ultrafiltračný filtrát, ktorý má sfarbenie, ktoré nie je väčšie ako 4000 icu a druhý ultrafiltračný zvyšok,d) filtering the first ultrafiltration filtrate through a second ultrafiltration membrane that cuts at a molecular weight of 2000 to 4000 daltons to form a second ultrafiltration filtrate having a coloration of not more than 4000 icu and a second ultrafiltration residue;
e) filtrovanie druhého ultrafiltračného filtrátu cez nanofiltračnú membránu, čím sa vyrobí nanofiltračný filtrát a nanofiltračný zvyšok z nanofiltrácie, pričom nanofiltračný zvyšok má vyššiu koncentráciu sacharózy na báze sušiny ako kvapalina obsahujúca sacharózu v kroku (b),e) filtering the second ultrafiltration filtrate through the nanofiltration membrane to produce a nanofiltration filtrate and a nanofiltration residue from the nanofiltration, wherein the nanofiltration residue has a higher dry matter-based sucrose concentration than the sucrose-containing liquid in step (b),
f) čistenie nanofiltračného zvyšku z nanofiltrácie najmenej jedným zo spôsobov zo skupiny pozostávajúcej z iónovej výmeny a elektrodialýzy, čím sa vyrába nástrek na odparku,f) purifying the nanofiltration residue from nanofiltration by at least one of the group consisting of ion exchange and electrodialysis, thereby producing an evaporator spray,
g) odparovanie vody z nástreku na odparku, čím sa vytvorí koncentrovaný sirup a(g) evaporating the water from the evaporator feed to form a concentrated syrup; and
h) kryštalizovanie bieleho cukru z koncentrovaného sirupu Poprípade toto uskutočnenie spôsobu môže ďalej zahrňovať kroky:h) crystallizing white sugar from concentrated syrup Alternatively, this embodiment of the method may further comprise the steps of:
i) kryštalizovanie matečného lúhu z prvej kryštalizácie k výrobe bieleho cukru,(i) crystallizing the mother liquor from the first crystallization to produce white sugar;
j) úprava matečného lúhu z druhej kryštalizácie chromatografickou separáciou alebo enzýmom k odstraňovaniu rafinózy a(j) treatment of the mother liquor from the second crystallization by chromatographic separation or raffinose removal enzyme; and
k) recyklovanie upraveného matečného lúhu späť do vstupného prúdu do nanofiltrácie alebo do nástreku na odparku.k) recycling the treated mother liquor back to the feed stream into the nanofiltration or evaporator feed.
Ďalším aspektom predmetného vynálezu je spôsob čistenia šťavy obsahujúcej sacharózu získanú z cukrovej repy. Tento spôsob zahrňuje kroky.Another aspect of the present invention is a method of purifying sucrose-containing juice obtained from sugar beet. This method includes steps.
a) zavádzanie dostatku vzduchu do šťavy, aby sa spôsobila polymerizácia farebných častíc, a(a) introducing enough air into the juice to cause the color particles to polymerize; and
b) odstraňovanie najmenej časti farebných častíc zo šťavy membránovou filtráciou cez jednu ultrafiltračnú membránu alebo nanofiltračnú membránu.b) removing at least a portion of the colored particles from the juice by membrane filtration through a single ultrafiltration membrane or nanofiltration membrane.
Rôzne aspekty predmetného vynálezu majú rad výhod oproti spôsobom spracovania cukrovej repy podľa známeho stavu techniky. Spôsob podľa predmetného vynálezu napríklad vylučuje potrebu pece na pálenie vápna, vápencového dolu a všetkého s tým spojeného zariadenia, spôsobov, výrobkov, vedľajších výrobkov a odpadových produktov. Predmetný vynález tiež vedie k drastickému zníženiu odpadových produktov, ktoré spôsobujú ekologické znečistenie. Konvenčný spôsob vytvára filtračný koláč, ktorý zahrňuje výrobky z čerenia vápnom a nečistoty odstránené zo šťavy. Tento koláč sa zaváža do rybníkov alebo na skládky. Navrhovaný spôsob celkom vylučuje požiadavku likvidácie takýchto materiálov. Predmetný vynález umožňuje vylúčenie spôsobu saturácie oxidom uhličitým, ktorý je hlavným zdrojom znečistenia ovzdušia cukrovarov spracovávajúcich cukrovú repu.Various aspects of the present invention have a number of advantages over prior art sugar beet processing methods. For example, the process of the present invention eliminates the need for a lime kiln, a limestone mine and all associated equipment, processes, products, by-products and waste products. The present invention also leads to a drastic reduction of waste products that cause environmental pollution. The conventional method produces a filter cake that includes lime blackening products and impurities removed from the juice. This cake is tied to ponds or landfills. The proposed method completely excludes the requirement of disposal of such materials. The present invention makes it possible to avoid the method of carbonation saturation, which is a major source of air pollution in sugar beet processing plants.
Predmetný vynález poskytuje nákladovo priaznivý spôsob znižovania obsahu popola v repnej šťave alebo sirupe, s výhodou na 2 % alebo menej (na báze sušiny), výhodnejšie naThe present invention provides a cost-effective method of reducing ash content in beet juice or syrup, preferably to 2% or less (on a dry weight basis), more preferably to
1,5 % alebo menej, najvýhodnejšie na 1 % alebo menej. Toto zníženie obsahu popola je dôležité, pretože umožňuje druhé vyzrážanie kryštálov sacharózy zo sirupu. Pri spôsoboch spracovania repy podľa známeho stavu techniky obsah popola v rozsahu 3,5 % prakticky znemožňoval mať viac ako jednu operáciu vyzrážania kryštálov sacharózy.1.5% or less, most preferably 1% or less. This reduction in ash content is important as it allows a second precipitation of sucrose crystals from the syrup. In the prior art beet processing methods, an ash content of 3.5% practically made it impossible to have more than one sucrose crystal precipitation operation.
Predmetný vynález dokáže naviac v prvom rade vylúčiť potrebu odstraňovania cukru z prúdu melasy. Účinné kroky membránovej filtrácie zabraňujú tomu, aby sa veľké množstvá cukru dostávali do prúdu melasy.In addition, the present invention eliminates, first of all, the need to remove sugar from the molasses stream. Effective membrane filtration steps prevent large amounts of sugar from entering the molasses stream.
Predmetný vynález ďalej poskytuje ekonomický a spoľahlivý spôsob odstraňovania farbotvorných materiálov z repnej šťavy. Rovnako môže znížiť vyváranie nežiadúcich kryštalických foriem kvôli prítomnosti značného množstva rafinózy.The present invention further provides an economical and reliable method of removing coloring materials from beet juice. It can also reduce the generation of undesirable crystalline forms due to the presence of a considerable amount of raffinose.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obrázok 1 je prietoková schéma spôsobu znázorňujúca spôsob podľa predmetného vynálezu k získavaniu sacharózy z cukrovej repy, pričom spôsob zahrňuje maceráciu repy.Figure 1 is a flow diagram of a method showing the method of the present invention for obtaining sucrose from sugar beet, the method comprising beet maceration.
Obrázok 2 je prietoková schéma spôsobu s hmotnostnou bilanciou pre iné uskutočnenie vynálezu.Figure 2 is a flow diagram of a mass balance method for another embodiment of the invention.
Obrázky 3 a 4 sú prietokové schémy spôsobu znázorňujúce uskutočnenie podľa predmetného vynálezu v ktorých sa cukrová repa maceruje.Figures 3 and 4 are flow diagrams of a method showing an embodiment of the present invention in which sugar beet is macerated.
Obrázky 5 a 6 sú prietokové schémy spôsobu znázorňujúce uskutočnenie podľa predmetného vynálezu v ktorých sa cukrová repa reže na rezky.Figures 5 and 6 are flow diagrams of a method showing an embodiment of the present invention in which sugar beet is cut into chips.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Predmetný vynález poskytuje zlepšený pôsob získavania sacharózy z cukrovej repy. Jedno uskutočnenie vynálezu je znázornené na obr. 1.The present invention provides an improved method of obtaining sucrose from sugar beet. One embodiment of the invention is shown in FIG. First
Repa, ktorá prichádza z poľa sa uchováva v skladovacej oblasti 10. Obvykle sa pri spôsobe používa čerstvá repa, ale zmrznutá repa sa dá tiež použiť. Repa sa zo skladovacej oblasti 10 plaví do konvenčného pracieho zariadenia 12, v ktorom sa odstraňuje špina z povrchu repy. Vypraná repa, vystupujúca z pracieho zariadenia J_2, prechádza dopravníkomBeet coming from the field is stored in the storage area 10. Usually fresh beets are used in the process, but frozen beets can also be used. The beets from the storage area 10 sail to a conventional washing machine 12 in which dirt is removed from the surface of the beets. The washed beets exiting the washing device 12 pass through the conveyor
14, kde sa voda odstraňuje. Prúdy pracej vody J_8 a plaviacej vody 16 zbieranej z tohoto zariadenia sa odvádzajú do rybníkov 20 na úpravu odpadovej vody.14 where water is removed. The streams of wash water 18 and float water 16 collected from this apparatus are discharged to the waste water treatment ponds 20.
Vypraná repa 21 sa dopravuje dopravným zariadením 22 do rezacieho zariadenia 24, ako je kladivový mlyn alebo rezačka, v ktorom sa repa reže na kúsky, napríklad na kúsky majúce priemernú hrúbku 25 mm (1 palec). Prúd kúskov repy z rezačky (alebo alternatívne celej repy 2J_) sa privádza do maceračného zariadenia 28. Maceračné zariadenie 28 môže zahrnovať napríklad jeden alebo viac kladivových mlynov (s výhodou s pevnými nožmi) ktoré používajú sadu rotačných ostrí namontovaných na horizontálnom hriadeli, ktoré pretláčajú repu cez výtlačné sito. Iné maceračné zariadenie môže zahrňovať jeden alebo viac diskových mlynov, ktoré používajú disky ako primárne zariadenie diskového mlyna. Disky v sebe majú s výhodou drážky, ktoré uľahčujú maceráciu a disky môžu byť v horizontálnej alebo vertikálnej polohe. Diskovým mlynom sa dáva v súčasnosti prednosť pred kladivovými mlynmi, aj keď je možné používať obidva mlyny za sebou (napr. ako kladivový·· mlyn, za ktorým nasleduje diskový mlyn). Do macerátora 28 sa pridáva extrahovaná šťava 28 alebo prúd vody 34 k uľahčeniu vypúšťania macerovanej repy alebo k riadeniu teploty zariadenia.The washed beets 21 are conveyed by a conveying device 22 to a cutting device 24, such as a hammer mill or a cutter, in which the beets are cut into pieces, for example, pieces having an average thickness of 25 mm (1 inch). The stream of beet pieces from the chopper (or alternatively the entire beet 21) is fed to the maceration device 28. The maceration device 28 may comprise, for example, one or more hammer mills (preferably fixed blades) which use a set of rotary blades mounted on a horizontal shaft through the sieve. The other maceration device may include one or more disk mills that use disks as the primary disk mill device. Preferably, the discs have grooves therein to facilitate maceration and the discs may be in a horizontal or vertical position. A disc mill is currently preferred over hammer mills, although both mills may be used in succession (eg as a hammer mill followed by a disc mill). Extracted juice 28 or a stream of water 34 is added to the macerator 28 to facilitate the discharge of the macerated beet or to control the temperature of the machine.
Prúd macerovanej repy 30 sa vedie do vákuového extrakčného aparátu 32 na extrakciu šťavy. Tento extrakčný aparát 32 môže zahrnovať horizontálny, porézny pohyblivý pás, na ktorý zospodu pôsobí vákuum. Macerovaná repa sa privádza ako rovnomerná vrstva na jednom konci (vstupnom konci 33) pásu. Na opačnom výstupnom konci 35 pásu sa pridáva prúd 34 čistej vody. Vstup macerovanej repy a vstup vody do tohto extrakčného aparátu 32 teda prebieha vzájomne protiprúdovo. Prúd šťavy 36 sa znova zavádza nad pás, s výhodou na niekoľkých miestach. Tento spôsob protipriidovej filtrácie vytvára prúd kaše 68 s nízkym obsahom cukru a prúd 38 extrahovanej šťavy s vysokým obsahom cukru. Spôsob protiprúdovej vákuovej filtrácie sa s výhodou vykonáva pri zvýšenej teplote okolo 80 °C, aby sa kontroloval mikrobiálny rast a zlepšila extrakcia šťavy.The stream of macerated beet 30 is fed to a vacuum extraction apparatus 32 for juice extraction. The extraction apparatus 32 may comprise a horizontal, porous moving belt which is vacuum-operated from below. The macerated beet is fed as a uniform layer at one end (inlet end 33) of the web. At the opposite outlet end 35 of the belt, a stream of pure water is added. Thus, the inlet of the macerated beet and the inlet of water to this extraction apparatus 32 are countercurrent to each other. The juice stream 36 is reintroduced above the belt, preferably at several points. This anti-protein filtration method produces a stream of low-sugar slurry 68 and a stream of high-sugar extracted juice 38. The countercurrent vacuum filtration method is preferably carried out at an elevated temperature of about 80 ° C to control microbial growth and improve juice extraction.
Rovnako možno použiť deliacu odstredivku alebo sériu odstrediviek, aby sa oddelila extrahovaná šťava 38 od macerovaného repného materiálu, kaša 68. Deliaca odstredivka sa môže skladať buď zo zvislého alebo horizontálneho rotačného perforovaného koša, v ktorom je prúd 30 macerovanej repy zavádzaný do koša a pevná fáza, macerovaný repný materiál, kaša 68. a kvapalná fáza, extrahovaná šťava 38, sa od seba oddeľujú na site pôsobením odstredivej sily. Pracia voda 66 alebo protiprudový prúd 36 extrahovanej šťavy sa roztrekujú na macerovaný repný materiál, kašu 68, v priebehu odstreďovania, aby sa minimalizoval obsah cukru v kaši 68.A separating centrifuge or a series of centrifuges can also be used to separate the extracted juice 38 from the macerated beet material, slurry 68. The separating centrifuge may consist of either a vertical or horizontal rotary perforated basket in which the macerated beet stream 30 is fed into the basket and the solid phase , the macerated beet material, the slurry 68, and the liquid phase, the extracted juice 38, are separated from each other on the sieve by centrifugal force. The wash water 66 or the countercurrent stream 36 of the extracted juice is sprayed onto the macerated beet material, slurry 68, during centrifugation to minimize the sugar content of the slurry 68.
Kaša 68, ktorá opúšťa extrakčný aparát 32 má veľmi nízky obsah sacharózy, ale vysoký obsah vody. Stláča sa v závitovkovom lise 70, aby sa extrahovala a zriedila vylisovaná šťava 72, ktorá obsahuje okolo 1 % rozpustených pevných látok a okolo 99 % vody. Rozpustené pevné látky sa skladajú z okolo 50 % sacharózy a 50 % iných látok ako cukrov. Táto zriedená vylisovaná šťava 72 sa ohreje na teplotu okolo 80 °C v ohrievači 74 a potom sa vracia do extrakčného aparátu ako prúd 36 šťavy. Vylisovaná kaša 76 sa používa ako krmivo pre zvieratá, pričom sa môže, ale nemusí ešte usušiť.The slurry 68 leaving the extraction apparatus 32 has a very low sucrose content but a high water content. Compress in a screw press 70 to extract and dilute the squeezed juice 72, which contains about 1% dissolved solids and about 99% water. The dissolved solids consist of about 50% sucrose and 50% other than sugars. This dilute squeezed juice 72 is heated to a temperature of about 80 ° C in the heater 74 and then returned to the extraction apparatus as a juice stream 36. The pressed slurry 76 is used as animal feed, but may or may not be dried.
Extrahovaná šťava 38 sa posiela do nádrže 41 a môže byť poprípade šírená pridaním oxidu siričitého alebo siričitanových alebo hydrosiričitanových solí do prúdu 40, napríklad plynného oxidu siričitého alebo vodného hydrosiričitanu amónneho v koncentrácii okolo 65 %. Zvyšková hladina oxidu siričitého v šťave je s výhodou najmenej 100 ppm. Šírenie môže prebiehať v priebehu rezania, macerovania, extrakcie šťavy alebo v iných okamihoch spôsobu ako alternatíva k alebo naviac ku konkrétnemu kroku šírenia podľa tohto uskutočnenia. Toto šírenie zabráni zvýšeniu farebnosti, ku ktorému by inak došlo v priebehu operácie po membránovej filtrácii a odparovaní. Rovnako možno použiť aj iné antioxydanty.The extracted juice 38 is sent to the tank 41 and may optionally be propagated by adding sulfur dioxide or sulfite or hydrosulfite salts to the stream 40, for example gaseous sulfur dioxide or aqueous ammonium bisulfite at a concentration of about 65%. The residual sulfur dioxide level in the juice is preferably at least 100 ppm. The propagation may take place during cutting, maceration, juice extraction or at other points in the method as an alternative to or in addition to a particular propagation step according to this embodiment. This spreading will prevent the colouration which would otherwise occur during the operation after membrane filtration and evaporation. Other antioxidants may also be used.
Šťava sa potom neutralizuje prídavkom vodného roztoku hydroxidu sodného 42, s výhodou na hodnotu pH najmenej 7, v neutralizačnej nádrži 43. Toto nastavenie pH napomáha zabrániť inverzii cukrov, ku ktorej dochádza za zvýšenej teploty. K nastaveniu hodnoty pH sa dajú použiť tiež iné, napr. kvapalný hydroxid draselný alebo granulovaný uhličitan sodný.The juice is then neutralized by adding an aqueous sodium hydroxide solution 42, preferably to a pH of at least 7, in the neutralization tank 43. This pH adjustment helps to prevent the inversion of the sugars that occurs at elevated temperature. Other, e.g. liquid potassium hydroxide or granulated sodium carbonate.
Šťava extrahovaná z macerovanej repy spôsobom protiprúdovej filtrácie má okolo 0,2 % suspendovaných pevných látok, okolo 14 % rozpustených pevných látok a okolo 84 % vody. Rozpustené pevné látky tvorí okolo 85 % sacharóza a z 15 % iné látky ako sacharóza. Teplota extraktu je s výhodou okolo 80 °C a jeho pH je najmenej 7.The juice extracted from the macerated beet by countercurrent filtration has about 0.2% suspended solids, about 14% dissolved solids and about 84% water. The dissolved solids are about 85% sucrose and 15% other than sucrose. The temperature of the extract is preferably about 80 ° C and its pH is at least 7.
Upravená šťava potom môže prechádzať ohrievačom 44 aby sa zvýšila jej teplota na okolo 80 °C.The treated juice can then be passed through a heater 44 to raise its temperature to about 80 ° C.
Ohriata šťava sa potom spracováva membránovou filtráciou 46, s výhodu ultrafiltrácie s priečnym tokom, aby sa oddelili vysokomolekulárne zlúčeniny z roztoku sacharózy. Ultrafiltrácia vytvára ultrafiltračný filtrát 48 (tiež uvádzaný ako filtrát alebo vyčerená šťava), ktorý tvorí okolo 12% rozpustených pevných látok a okolo 88% vody. Rozpustené pevné látky tvorí okolo 90 % sacharóza a 10 % látky, ktoré nie sú cukry. Ultrafiltračný filtrát 48 má s výhodou teplotu okolo 80 °C a jeho pH je najmenej 7.The heated juice is then processed by membrane filtration 46, preferably by cross-flow ultrafiltration, to separate high molecular weight compounds from the sucrose solution. The ultrafiltration produces an ultrafiltration filtrate 48 (also referred to as a filtrate or clarified juice) that comprises about 12% dissolved solids and about 88% water. The dissolved solids comprise about 90% sucrose and 10% non-sugars. The ultrafiltration filtrate 48 preferably has a temperature of about 80 ° C and has a pH of at least 7.
Filtrát z ultrafiltrácie má ekvivalentnú čistotu sacharózy ako zriedená šťava vyrobená konvenčným cukrovarníckym spôsobom, čo je okolo 90 %, ale sú tu dôležité rozdiely medzi necukrami v obidvoch produktoch. Ultrafiltrovaná šťava môže obsahovať vyššiu hladinu invertného cukru alebo nižšiu hladinu makromolekulárnych zlúčenín, ako konvenčná riedka šťava.The ultrafiltration filtrate has an equivalent purity of sucrose as a dilute juice produced by a conventional sugar process, which is about 90%, but there are important differences between non-sugars in both products. The ultrafiltered juice may contain a higher level of invert sugar or a lower level of macromolecular compounds than conventional thin juice.
Invertné cukry v ultrafiltrovanej šťave v prvom rade skončia v melase, bez toho aby drasticky znížili výťažnosť sacharózy. Je to výhoda v porovnaní s konvenčným spôsobom čerenia vápnom, ktorý odosiela reakčné produkty vápna a invertovaných cukrov do systému likvidácie odpadu. Nižšie hladiny makromolekulárnych zlúčenín vedú k šťave s nižšou viskozitou, ktorá má lepšie parametre pri varení cukru.Invert sugars in ultrafiltered juice primarily end up in molasses without drastically reducing sucrose recovery. This is an advantage over the conventional lime blackening process that sends the reaction products of lime and inverted sugars to the waste disposal system. Lower levels of the macromolecular compounds lead to a juice with a lower viscosity, which has better cooking parameters.
Ultrafiltrácia vytvára šťavu s menším sfarbením. Extrahovaná šťava 38 obvykle má hodnotu sfarbenia vyššiu ako 100 000 na stupnici ICUMSA. Ultrafiltračný filtrát 48 má obvykle hodnotu sfarbenia na rovnakej stupnici pod 2000. Je to ekvivalentné nebo lepšie, než hodnota sfarbenia riedkej šťavy pripravenej konvenčným spôsobom. Nižšie sfarbenie v kombinácii s nižšou viskozitou vedie k ľahšiemu spôsobu varenia cukru. Výsledkom je vyššia extrakcia cukru, účinnejšie varenie cukru a nižšia strata cukru do melasy.Ultrafiltration produces juice with less color. Extracted juice 38 typically has a color value greater than 100,000 on an ICUMSA scale. The ultrafiltration filtrate 48 typically has a coloring value on the same scale below 2000. It is equivalent to or better than the coloring value of the thin juice prepared in a conventional manner. A lower coloring in combination with a lower viscosity leads to an easier method of cooking sugar. The result is higher sugar extraction, more efficient sugar cooking and lower sugar loss to molasses.
Pri predmetnom vynáleze sa dá použiť rad usporiadaní membrány, vrátane napríklad membrán špirálových, z dutých vlákien a trubičiek. Membrány vhodné pre tento separačný proces by mali mať dve unikátne vlastnosti Mali by mať vysokú priepustnosť pre vodu a sacharózu, ale nízku prechodnosť pre farbiace látky a iné makromolekulárne zlúčeniny. Husté ultrafiltračné membrány odrezávajú molekulovú hmotnosť v rozsahu 1000 a 10 000 a riedke nanofiltračné membrány s asi 10 % odmietaním NaCl sú dobre vhodné pre túto aplikáciu. Membrány, ktoré majú negatívne povrchové napätie majú prednosť, pretože väčšina zlúčenín, ktoré majú byť odmietnuté, sú nabité negatívne.A variety of membrane arrangements can be used in the present invention, including, for example, spiral, hollow fiber and tubular membranes. Membranes suitable for this separation process should have two unique properties. They should have high water and sucrose permeability, but low throughput for coloring agents and other macromolecular compounds. Dense ultrafiltration membranes cut the molecular weights between 1000 and 10,000 and thin nanofiltration membranes with about 10% NaCl rejection are well suited for this application. Membranes that have a negative surface tension have priority because most of the compounds to be rejected are negatively charged.
Ultrafiltračný zvyšok 50 z ultrafiltračného procesu obsahuje väčšinou suspendované a rozpustené nečistoty. Rovnako obsahuje významné množstvo sacharózy. Aby sa získala aspoň časť tejto sacharózy diafiltruje sa tento ultrafiltračný zvyšok 50 cez membránový' systém 52 s prídavkom vody 54. Tato diafiltrácia extrahuje väčšinu cukru zvyšného v ultrafiltračnom zvyšku. Diafiltračný filtrát 56 obsahuje okolo 3 % rozpustených pevných látok a okolo 97 % vody. Rozpustné pevné látky v diafiltráte zahrňujú okolo 88 % sacharózy a 12 % necukrov. Teplota diafiltrátu je s výhodou okolo 80 °C a jeho pH je vyššie ako 7. Diafiltračný zvyšok 58 z diafiltračného procesu obsahuje okolo 5 % suspendovaných pevných látok, 3 % rozpustených pevných látok a okolo 87 % vody. Koncentruje sa odparením a používa sa ako krmivo pre zvieratá, pričom sa buď mieša alebo nemieša s lisovanou kašouThe ultrafiltration residue 50 of the ultrafiltration process contains mostly suspended and dissolved impurities. It also contains a significant amount of sucrose. To obtain at least a portion of this sucrose, the ultrafiltration residue 50 is diafiltered through a membrane system 52 with the addition of water 54. This diafiltration extracts most of the sugar remaining in the ultrafiltration residue. The diafiltration filtrate 56 contains about 3% dissolved solids and about 97% water. Soluble solids in the diafiltrate include about 88% sucrose and 12% non-sugars. The diafiltrate temperature is preferably about 80 ° C and its pH is greater than 7. Diafiltration residue 58 from the diafiltration process comprises about 5% suspended solids, 3% dissolved solids, and about 87% water. Concentrated by evaporation and used as animal feed, either mixed or not mixed with pressed paste
Ultrafiltračný filtrát 48 a diafiltrát 56 sa kombinujú tak, aby sa vytvoril zložený produktový prúd 60. Zložený produktný prúd 60 (rovnako nazývaný vyčistená šťava) obsahuje okolo 11 % rozpustených pevných látok a okolo 89 % vody. Rozpustené pevné látky zahrňujú okolo 90 % sacharózy a 10 % necukrov.The ultrafiltration filtrate 48 and the diafiltrate 56 are combined to form a composite product stream 60. The composite product stream 60 (also called purified juice) contains about 11% dissolved solids and about 89% water. Dissolved solids include about 90% sucrose and 10% non-sugars.
Systém membrány s reverznou osmózou 62 sa môže použiť na predbežnú koncentráciu prúdu vyčistenej šťavy 60. Je to ďalší proces s priečnym prietokom cez membránu, na predbežné skoncentrovanie zriedených roztokov sacharózy, ktorý je energeticky menej intenzívny a ekonomickejší ako konvenčné procesné kroky. Produkt 64 systému reverznej osmózy obsahuje okolo 20 % rozpustených pevných látok a okolo 80 % vody. Rozpustené pevné látky zahrňujú okolo 90 % sacharózy a 10 % necukrov.The reverse osmosis membrane system 62 can be used to pre-concentrate the purified juice stream 60. It is another transverse membrane flow process to pre-concentrate dilute sucrose solutions that is less energy intensive and more economical than conventional process steps. The reverse osmosis system product 64 contains about 20% dissolved solids and about 80% water. Dissolved solids include about 90% sucrose and 10% non-sugars.
Filtrát 66 z reverznej osmózy je veľmi kvalitná voda. Časť 34 tejto vody sa používa v protiprúdovom vákuovom filtračnom procese 32 a zvyšok v iných aplikáciách na výrobnej jednotke, ako je vstupná voda 54 do diaťiltračného procesu 52.The reverse osmosis filtrate 66 is high quality water. Part 34 of this water is used in the upstream vacuum filtration process 32 and the remainder in other applications on the production unit, such as inlet water 54 to the diafiltering process 52.
Teplota predtým skoncentrovaného roztoku 64 sacharózy sa potom zvýši v ohrievači 80 a následne sa odstráni zvyšková voda v odparkách 82. Sacharóza sa kryštalizuje ako pri bežných spôsoboch.The temperature of the previously concentrated solution of sucrose 64 is then raised in the heater 80 and subsequently the residual water in the evaporators 82 is removed. Sucrose crystallizes as in conventional processes.
Časť zariadenia použitého pri tomto spôsobe podľa obr. I je konvenčného typu a dobre je známa odborníkom v odbore. Patrí sem zariadenie na pranie repy, lisy na kašu a odparky. Aparát 24 na rezanie repy a maceračný aparát 28 sú komerčne dostupné od dodávateľov ako je H. Putsch GmbH & Company (Hagen, Nemecko), Maguin Company (Charmes, Francúzsko), Dakota Machine Inc. (West Fargo, North Dakota, USA) a The Fitzpatrick Company (Elmhurst, Illinois, USA). Vhodný vákuový aparát s pásom na extrakciu šťavy je dostupný od firmy EIMCO Company (Sált Lake City, Utah, USA) a Dorr-Oliver (Milford, Connecticut, USA). Odstredivý extrakčný aparát je dostupný od firmy Western States Machine Company (Hamilton, Ohio, USA) a Silver-Weibull (Hasslehom, Švédsko). Vhodné membránové filtračné systémy sú dostupné od dodávateľov ako je CeraMem Corp. (Waltham, Massachusetts, USA), Koch Membráne Systems, Inc. (Wilmington, Massachusetts, USA), a Osmonics, Inc. (Minnetonka, Minnesota, USA).Part of the apparatus used in this method of FIG. I is of the conventional type and is well known to those skilled in the art. These include beet washing equipment, slurry presses and evaporators. The beet cutting apparatus 24 and the maceration apparatus 28 are commercially available from suppliers such as H. Putsch GmbH & Company (Hagen, Germany), Maguin Company (Charmes, France), Dakota Machine Inc. (West Fargo, North Dakota, USA) and The Fitzpatrick Company (Elmhurst, Illinois, USA). A suitable vacuum apparatus with a juice extraction belt is available from EIMCO Company (Salt Lake City, Utah, USA) and Dorr-Oliver (Milford, Connecticut, USA). The centrifugal extraction apparatus is available from the Western States Machine Company (Hamilton, Ohio, USA) and Silver-Weibull (Hasslehom, Sweden). Suitable membrane filtration systems are available from suppliers such as CeraMem Corp.. (Waltham, Massachusetts, USA); Koch Membrane Systems, Inc. (Wilmington, Massachusetts, USA), and Osmonics, Inc. (Minneton, Minnesota, USA).
Nasledujúca tabuľka 1 uvádza vhodné parametre niektorých procesných prúdov na obr. 1, menovite RDS (hmotnostné % refraktivnej sušiny), čistotu (sacharóza ako % z celkovej sušiny), pH a teplotu.The following Table 1 shows suitable parameters of some process streams in FIG. 1, namely RDS (% by weight of refractive dry matter), purity (sucrose as% of total dry matter), pH and temperature.
Tabuľka 1Table 1
Pri spôsoboch je možných mnoho variant. K vhodným variantom patri reverzná osmóza pred ultrafiltráciou, šírenie po . ultrafiltrácii a sterilizácia macerovanej repy chemickými alebo fyzikálnymi spôsobmi. Ďalšou alternatívou je oddelená úprava vylisovanej šťavy 72 namiesto jej vracania do protiprúdového vákuového filtračného procesu. Rovnako by bolo možné zahrnúť úpravu určitým množstvom vápna alebo saturáciu oxidom uhličitým, ale v súčasnosti sa dáva prednosť tomu, že sa spôsob vykonáva bez použitia vápna alebo saturácia oxidom uhličitým.Many variants are possible in the methods. Suitable variants include reverse osmosis prior to ultrafiltration, propagation after. ultrafiltration and sterilization of macerated beet by chemical or physical means. Another alternative is to separately treat the squeezed juice 72 instead of returning it to a countercurrent vacuum filtration process. It would also be possible to include treatment with a certain amount of lime or carbonation, but it is currently preferred that the process is carried out without the use of lime or carbonation.
K ďalšiemu čisteniu pri tomto spôsobe by sa dalo použiť chromatograťické delenie. Chromatografické delenie vyžaduje predúpravu šťavy a zmäkčenie šťavy. Pretože šťava z súčasného spôsobu prešla membránovou filtráciou a nebolo pridané žiadne vápno, výborne by sa hodila pre chromatografické delenie.A chromatographic separation could be used for further purification in this process. Chromatographic separation requires juice pre-treatment and juice softening. Since the juice of the present process has undergone membrane filtration and no lime has been added, it would be well suited for chromatographic separation.
Ďalšie použitie membránovej separácie v navrhovanom spôsobe by dovoľovalo separáciu sacharózy z ďalších zložiek repnej šťavy ako invertných cukrov a oligosacharidov.Further use of membrane separation in the proposed method would allow the separation of sucrose from other beet juice components such as invert sugars and oligosaccharides.
Pokiaľ sa používa repa vynikajúcej akosti, možno zredukovať alebo vylúčiť chemikálie používané pre nastavenie pH a šírenie. Rovnako je možné vykonávať rôzne jednotkové operácie pri trocha iných parametroch spôsobu, ako sú tie, ktoré sú uvedené vo vyššie popísanom uskutočnení alebo v nasledujúcich príkladoch.If excellent quality beet is used, the chemicals used for pH adjustment and propagation can be reduced or eliminated. It is also possible to perform different unit operations with a few other method parameters, such as those set forth in the above-described embodiment or in the following examples.
Ukázalo sa, že vylúhovaním macerovanej repy možno dosiahnuť získanie 99,8 % cukrov v šiestich stupňoch, pričom sa v každom použije čerstvá voda. Bolo tiež preukázané, že ultraťiltrácia šťavy je schopná dosiahnuť výťažok 99,8 % cukru v šiestich stupňoch diafiltrácie, ale tento stupeň extrakcie môže byť príliš ambiciózny pre priemyslový spôsob, pretože zahrňuje nadmerné používanie zried'ovacie, ktoré sa potom musí odstrániť, aby sa získal cukor.It has been shown that by leaching macerated beet, 99.8% sugars can be obtained in six stages, using fresh water each. It has also been shown that ultrafiltration of juice is capable of yielding 99.8% sugar in six stages of diafiltration, but this extraction stage may be too ambitious for the industrial process as it involves excessive use of a diluent which must then be removed to recover sugar.
Hmotnostná bilancia pri spôsobe .podľa predmetného vynálezu bola pripravená na základe vstupu 1000 jednotiek repy so 78 % vody, 17 % ROS a s 89 % čistotou sacharózy a s odhadovanou výťažnosťou cukru okolo 99,5 % ako v extrakčných, tak aj v diafiltračných operáciách.The weight balance of the process of the present invention was prepared based on the input of 1000 beet units with 78% water, 17% ROS, and 89% sucrose purity and with an estimated sugar recovery of about 99.5% in both extraction and diafiltration operations.
Obrázok 2 ukazuje prietokovú schému tohoto uskutočnenia spôsobu s hmotnostnou bilanciou. Čísla uvedená tučné sú založené na experimentálnych údajoch a ďalších dostupných informáciách. Všetky ostatné čísla sú určené s použitím konštitutívnych a konzervačných vzťahov. EJ znamená extrahovanou šťavu (extracted juice), LľFP znamená ultrafiltračný filtrát (ultrafíltration permeate), UFR znamená ultrafiltračný zvyšok (ultrafiltration retentate), DFP znamená diafiltračný filtrát (diafiltration permeate), DFR znamená diafiltračný zvyšok (diafiltration retentate), MP znamená zmiešaný filtrát (mixed permeate) a NSDS znamená necukrové rozpustené pevné látky (non-sugar dissolved solids). Na obr. 2 je repa macerovaná šťavou z druhého stupňa extraktora. Macerovaná repa sa privádza do prvého stupňa extraktora a šťava z tohoto stupňa sa dodáva do ultrafiltračného systému. Kaša z prvého stupňa sa pohybuje cez niekoľko stupňov extraktora až sa extrahuje takmer všetok cukor (99,5 %). V poslednom stupni extraktora sa privádza čerstvá voda. Extrahovaná šťava sa spracováva ultrafiltráciou, aby sa získalo 90 % šťavy ako ultrafiltrát. Ultrafiltračný zvyšok sa diafiltruje s takým objemom čerstvej vody, ktorý je päťnásobok jeho objemu. Kombinovanou ultrafiltráciou a diafiltráciou sa získava okolo 99,5 % cukru obsiahnutého vo vstupe.Figure 2 shows a flow diagram of this embodiment of the mass balance method. The numbers in bold are based on experimental data and other available information. All other figures are determined using constitutive and conservative relationships. EJ stands for extracted juice, LFP stands for ultrafiltration permeate, UFR stands for ultrafiltration retentate, DFP stands for diafiltration permeate, DFR stands for diafiltration retentate, MP mixed permeate) and NSDS means non-sugar dissolved solids. In FIG. 2, the beets are macerated with juice from the second stage of the extractor. The macerated beet is fed to the first stage of the extractor and the juice from this stage is fed to the ultrafiltration system. The slurry from the first stage moves through several stages of the extractor until almost all the sugar (99.5%) is extracted. Fresh water is fed in the last stage of the extractor. The extracted juice is processed by ultrafiltration to obtain 90% juice as ultrafiltrate. The ultrafiltration residue is diafiltered with a volume of fresh water that is five times its volume. By combined ultrafiltration and diafiltration, about 99.5% of the sugar contained in the feed is recovered.
Pri spôsobe podľa obrázku 2 sa dá vykonať niekoľko zlepšení. Vlhká kaša sa dá vylisovať, aby sa znížil obsah vlhkosti na okolo 80 %, a vylisovaná voda sa dá použiť k tomu, aby sa ňou nahradila časť čerstvej vody, používanej pri extrakcii. Diafiltračný filtrát z neskorších štádií by sa tiež mohol použiť k náhrade časti čerstvej vody v extrakčnom procese. Tieto úpravy znížia zaťaženie pri nasledujúcich jednotkových operáciách ako je sušenie alebo doprava kaše a reverzná osmóza alebo odparovanie šťavy, ale tieto opatrenia znižujú účinnosť extrakčného procesu a vyžadujú viac stupňov.Several improvements can be made to the method of Figure 2. The wet slurry can be pressed to reduce the moisture content to about 80%, and the pressed water can be used to replace some of the fresh water used in the extraction. The diafiltration filtrate from a later stage could also be used to replace some of the fresh water in the extraction process. These treatments will reduce the load on subsequent unit operations such as drying or transporting the slurry and reverse osmosis or evaporating the juice, but these measures reduce the efficiency of the extraction process and require more steps.
Aj keď spôsob podľa predmetného vynálezu môže byť vykonávaný v šaržovitom režime, je zvlášť vhodný pre kontinuálnu prevádzku.While the process of the present invention can be carried out in batch mode, it is particularly suitable for continuous operation.
Iné uskutočnenie vynálezu je znázornené na obr. 3. Repa prichádzajúca z poľa sa skladuje v skladovacej oblasti 110. Pri tomto spôsobe sa spravidla používa čerstvá repa, ale tiež sa dá používať zmrznutá repa. Repa zo skladovacej oblasti sa plaví konvenčným zariadením na pranie repy, v ktorom sa odstraňujú nečistoty s povrchu repy.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 3. Beets coming from the field are stored in the storage area 110. In this method, fresh beets are generally used, but frozen beets can also be used. Beets from the storage area are floated by a conventional beet washing machine in which debris is removed from the beet surface.
Vypraná repa je vedená dopravným zariadením do maceračného aparátu. Macerační aparát môže zahrňovať napríklad jeden alebo viac kladivových mlynov 112 a jeden alebo viac drvičov 1 14. Vhodné kladivové mlyny 1 12 môžu používať sadu kývajúcich sa ostrí namontovaných na vertikálnom hriadeli, ktoré pretláčajú repný materiál cez výstupné sito. Ďalší vhodný typ kladivového mlyna 112 používa pevné ostrie. Ďalší vhodný maceračný aparát zahrňuje jeden nebo viac diskových mlynov, ktoré používajú disky ako primárne dezintegračné zariadenie. Disky v sebe majú s výhodou drážky k uľahčeniu macerácie. Disky môžu byť horizontálne alebo vertikálne polohovateľné. Rovnako je možné používať ako diskové mlyny, tak aj kladivové mlyny, zapojené za sebou (napríklad tak, že za kladivovým mlynom nasleduje diskový dezintegračný mlyn) alebo je možné mať len jeden typ mlynov, t.j. kladivový mlyn.The washed beets are conveyed to the maceration apparatus by a conveyor. The maceration apparatus may include, for example, one or more hammer mills 112 and one or more shredders 11 14. Suitable hammer mills 112 may use a set of rocking blades mounted on a vertical shaft that push the beet material through the exit screen. Another suitable type of hammer mill 112 uses a rigid blade. Another suitable maceration apparatus includes one or more disk mills that use disks as the primary disintegrator. The discs preferably have grooves therein to facilitate maceration. The discs may be horizontally or vertically adjustable. It is also possible to use both disc mills and hammer mills connected in series (for example, that the hammer mill is followed by a disc disintegration mill) or it is possible to have only one type of mills, i. hammer mill.
Čiastočne macerovaná repa vystupujúca z kladivového mlyna 112 môže prechádzať drvičom 114, v ktorom je repný materiál ďalej macerovaný. Macerovaný materiál opúšťajúci drvič zahrňuje kašu (t.j. vláknitý materiál z repy) a vodnú kvapalinu, ktorá obsahuje sacharózu, ak aj iné látky. Prúdy 116 a 118 na strane šťavy môžu byť odoberané z výstupu kladivového mlyna 112 a drviča 114 a recyklované do vstupu do týchto aparátov. To zvyšuje tok kvapaliny cez kladivový mlyn 112 a drvič 114 a napomáha to unášaniu pevnej časti repy. Macerovaný materiál opúšťajúci drvič 114 prechádza oddeľovačom 120 na oddeľovanie kvapaliny od vláknitej kaše. Oddeľovač 120 môže byť vhodne odstredivka, filter, alebo sito (napr. rotačné alebo vibračné sito alebo sito typu Dorr-Oliver DSM), alebo kombinácia dvoch alebo viac takých aparátov. Pri uskutočnení spôsobu znázorneného na obr. 3 zahrňuje oddeľovač 120 odstredivku, ktorá vytvára prúd kaše 122 a prúd šťavy 124. Kaša prechádza cez rad prvých sít 126 a druhých sít 128 s protiprúdovým tokom vodné kvapaliny, napomáhajúce odstraňovať zvyšky sacharózy z kaše. Tieto sitá 126 a 128 môžu byť rotačné, vibračné, alebo DSM sita. Protiprúdový tok sa dosahuje zavedením prúdu 130 vody do odstredivky 134 na druhom konci série sít 126 a 128. Prúd kaše 132 vystupujúci z koncového druhého sita 128 potom prechádza do odstredivky 134, v ktorej sa oddeľuje materiál kaše 136 s nízkym obsahom vody a získaná šťava 138, pričom druhá uvedená sa vedie v protiprúde do kaše cez rad druhých sít 128 a prvých sít 126. Tato odstredivka 134 odslaďuje kašu. Kvapalina 119 môže byť odťahovaná od jedného zo sít, obvykle od prvého sita 126, a vedená do prúdu šťavy pred odstredivku 120. Poprípade môže byť k šťave pridávaná prísada proti peneniu prúdu vlákien, aby sa znížilo penenie.The partially macerated beet emerging from the hammer mill 112 may pass through a crusher 114 in which the beet material is further macerated. The macerated material leaving the crusher includes slurry (i.e., beet fiber material) and an aqueous liquid containing sucrose and other substances. Juice side streams 116 and 118 may be withdrawn from the outlet of the hammer mill 112 and crusher 114 and recycled to the inlet of these apparatuses. This increases the flow of liquid through the hammer mill 112 and the crusher 114 and helps to drive the solid part of the beet. The macerated material leaving the crusher 114 passes through a separator 120 to separate the liquid from the fibrous slurry. The separator 120 may suitably be a centrifuge, filter, or screen (e.g., rotary or vibrating screen or Dorr-Oliver DSM screen), or a combination of two or more such apparatuses. In the embodiment shown in FIG. 3 includes a centrifuge separator 120 that produces a slurry stream 122 and a juice stream 124. The slurry passes through a series of first sieves 126 and second sieves 128 with a countercurrent flow of aqueous liquid to help remove sucrose residues from the slurry. These sieves 126 and 128 may be rotary, vibratory, or DSM screens. The countercurrent flow is achieved by introducing a water stream 130 into the centrifuge 134 at the other end of the series of sieves 126 and 128. The slurry stream 132 exiting the end second screen 128 then passes to the centrifuge 134 where the low water slurry material 136 separates and the juice 138 obtained. the latter being passed countercurrently to the slurry through a series of second sieves 128 and first sieves 126. This centrifuge 134 debugs the slurry. The liquid 119 may be drawn from one of the sieves, usually from the first sieve 126, and passed into the juice stream in front of the centrifuge 120. Optionally, an anti-foaming agent of the fiber stream may be added to the juice to reduce foaming.
Pri kaši 136 s nízkym obsahom vody sa časť jej zvyškovej vody a sacharózy odstraňuje v lise 140. Prúd 142 vody z lisu 140 sa recykluje do jedného zo sít 128. Zvyškové vlákno 144, ktoré zostáva po lisovaní sa môže použiť ako krmivo pre zvieratá.With the low water slurry 136, a portion of its residual water and sucrose is removed in the press 140. The water stream 142 from the press 140 is recycled to one of the sieves 128. The residual fiber 144 remaining after pressing can be used as animal feed.
Do prúdu 124 šťavy vystupujúceho z odstredivky 120 sa môže poprípade vpúšťať prúd 146 vzduchu. Ten bude oxidovať farbiace materiály v šťave, napr. to povedie k zvýšeniu sfarbenia z 8000 to 16 000), čo napomáha pri vytváraní spolymerizovaných farebných teliesok a tým to uľahčuje odstreďovanie farebných teliesok pri nasledujúcej ultrafiltrácii. Rovnako je možné vstrekovať prúd 148 roztoku peroxidu vodíka naviac alebo namiesto vpúšťania vzduchu. Peroxid vodíka tiež napomáha oxidácii a polymerizácii farbotvorných materiálov. Alternatívne by s mohol namiesto peroxidu vodíka vstrekovať ozón. Teplota šťavy sa v tomto bode spôsobu s výhodou zvyšuje ohrievačom 149, s výhodou na 60 až 93 °C (140 až 200 °F), ešte výhodnejšie na 71 až 85°C (160 až 185 °F)Optionally, an air stream 146 may be injected into the juice stream 124 exiting the centrifuge 120. This will oxidize coloring materials in the juice, e.g. this will lead to an increase in color from 8000 to 16,000), which aids in the formation of co-polymerized colored bodies and thus facilitates the centrifugation of colored bodies at the next ultrafiltration. It is also possible to inject a stream 148 of hydrogen peroxide solution in addition to or instead of inlet of air. Hydrogen peroxide also aids the oxidation and polymerization of the coloring materials. Alternatively, ozone could be injected instead of hydrogen peroxide. The temperature of the juice at this point in the process is preferably raised by the heater 149, preferably to 60 to 93 ° C (140 to 200 ° F), even more preferably to 71 to 85 ° C (160 to 185 ° F)
Ohriata šťava môže byť pred prvou ultrafiltráciou predfíltrovaná, aby sa ďalej znížil už nízky obsah vlákien. Predfiltrácia sa dá vykonať napríklad rotovaním vibračného sita 150. Filter alebo sito 150 má s výhodou veľkosť ôk 30 až 100 μηπ a odstraňuje hmotnostne vzaté väčšinu vlákien a kalu zostávajúceho v šťave.The heated juice may be prefiltered prior to the first ultrafiltration to further reduce the already low fiber content. Pre-filtration can be accomplished, for example, by rotating the vibrating screen 150. The filter or screen 150 preferably has a mesh size of 30 to 100 μηπ and removes most of the fiber and sludge remaining in the juice by weight.
Ohriata a precedená šťava 152 môže mať poprípade svoje pH nastavené pridaním prúdu 154, ktorý zahrňuje napríklad vodný roztok hydroxidu sodného, hydroxidu vápenatého alebo uhličitanu horečnatého. Toto nastavenie pH napomáha zabrániť inverzii cukrov, ktorá môže nastať pri zvýšenej teplote. Pre nastavenie pH môžu byť použité rovnako iné chemikálie, ako kvapalný hydroxid draselný alebo granulovaný uhličitan sodný alebo draselný Hodnota pH šťavy po tomto kroku je s výhodou v rozsahu 6,0 až 8,0, výhodnejšie v rozsahu 6,5 až 7,5.The heated and reconstituted juice 152 may optionally have its pH adjusted by the addition of a stream 154 that includes, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide, calcium hydroxide or magnesium carbonate. This pH adjustment helps to avoid inversion of sugars that can occur at elevated temperature. Other chemicals such as liquid potassium hydroxide or granulated sodium or potassium carbonate may also be used to adjust the pH. The pH of the juice after this step is preferably in the range of 6.0 to 8.0, more preferably in the range of 6.5 to 7.5.
Šťava po nastavení pH, ktorá je tu nazývaná šťavou 156 vstupujúcou na ultrafiltráciu sa privádza do styku s prvou ultrafíltračnou membránou 158. Tato prvá ultrafiltračná membrána 158 je s výhodou trúbkovitá alebo špirálová a s výhodou odrezáva na molekulové hmotnosti najmenej 2000 daltonov a veľkosť pórov nemá väčšiu ako 0,1 μηι, výhodnejšie odrezáva na molekulové hmotnosti v rozsahu 4000 až 500 000 daltonov, najvýhodnejšie v rozsahu 10 000 až 200 000.The pH adjustment juice, referred to herein as the juice 156 entering for ultrafiltration, is contacted with the first ultrafiltration membrane 158. The first ultrafiltration membrane 158 is preferably tubular or spiral and preferably cuts to at least 2000 daltons and has a pore size of no more than 0.1 μηι, more preferably cuts to molecular weights in the range of 4000 to 500,000 daltons, most preferably in the range of 10,000 to 200,000.
Ultrafiltračný krok vytvára prvý ultrafiltračný filtrát 160 a prvý ultrafiltračný zvyšok 162. V tomto uskutočnení spôsobu sa potom prvý ultrafiltračný zvyšok 162 potom vedie na prvú ultrafiltračnú/diafiltračnú membránu 164 s prídavkom vody 166. Táto ultrafiltračná/ diafiltračná membrána 164 môže mať vhodne veľkosť pórov/odrezávania molekulovej hmotnosti, ktorá je približne rovnaká, ako je tomu pri prvej ultrafiltračnej membrány 158. Táto prvá diafiltrácia 164 vytvára prvý diafiltračný filtrát 168 a prvý diafiltračný zvyšok 170 (rovnako nazývaný melasa 1. prúdu). Diafiltrácia minimalizuje množstvo sacharózy stratenej v melase (t.j. koncentrácie sacharózy na báze sušiny (dry solids basis, skrátene dsb) je nižšia v prvom diafiltračnom zvyšku 170 ako vo vstupe _1_62. Je tomu potrebné rozumieť tak, že môže existovať niekoľko stupňov ultrafiltrácie 158 alebo diafíItrácie 164.The ultrafiltration step produces a first ultrafiltration filtrate 160 and a first ultrafiltration residue 162. In this embodiment of the method, the first ultrafiltration residue 162 is then passed to the first ultrafiltration / diafiltration membrane 164 with the addition of water 166. This ultrafiltration / diafiltration membrane 164 may have a suitable pore size This first diafiltration 164 forms a first diafiltration filtrate 168 and a first diafiltration residue 170 (also called molasses 1 stream). Diafiltration minimizes the amount of sucrose lost in molasses (ie the dry solids basis (dsb) concentration is lower in the first diafiltration residue 170 than in the inlet _62), and it should be understood that there may be several stages of ultrafiltration 158 or diafiltration 164 .
Prvý ultafiltrát 160 bude mať spravidla sfarbenie 3000 až 10 000 icu. Prvý ultrafiltračný filtrát 160 a prvý diafiltračný filtrát 168 sa kombinujú tak, že sa vytvorí nástrek 172 pre druhú ultrafiltračnú membránu 174.The first ultafiltrate 160 will generally have a coloring of 3000 to 10,000 icu. The first ultrafiltration filtrate 160 and the first diafiltration filtrate 168 are combined to form a feed 172 for the second ultrafiltration membrane 174.
Pred druhou ultrafiltráciou možno do šťavy 172 vstrekovať síriaci prúd 176. Tento prúd 176 môže zahrňovať napríklad oxid siričitý alebo siričitanové, hydrosiričitanové, metahydrosiričitanové alebo dithionitové soli, ako je vodný roztok hydrosiričitanu amónneho alebo hydrosiričitanu sodného (napr. v koncentrácii 35 až 65 %). S výhodou je zvyšková hladina oxidu siričitého v šťave po sírení najmenej 100 mg/kg (ppm). Šírenie sa môže vykonávať v jednom alebo viac miestach spôsobu, napríklad v okamžiku rezania na plátky alebo macerovania repy, v šťave po jej oddelení od kaše, vo vstupoch na prvú a druhú filtráciu alebo nanofiltráciu alebo v nástreku na odparku. Najvýhodnejšie je šírenie vykonávané v nástreku na druhú ultrafiltráciu. Toto šírenie zabráni zintenzívneniu sfarbenia, ktoré inak môže nastať v priebehu operácie membránovej filtrácie a odparovania. Možno použiť aj iné antioxydanty, ako aj činidlá proti peneniu.Prior to the second ultrafiltration, a sulfur stream 176 may be injected into the juice 172. This stream 176 may include, for example, sulfur dioxide or sulfite, hydrosulfite, metabisulfite or dithionite salts, such as aqueous ammonium sulfite or sodium hydrosulfite (e.g. at a concentration of 35-65%). Preferably, the residual sulfur dioxide level in the juice after sulfurization is at least 100 mg / kg (ppm). The propagation may be carried out at one or more points in the process, for example at the time of slicing or beet maceration, in the juice after it has been separated from the slurry, in the inlets for the first and second filtration or nanofiltration or in the evaporator feed. Most preferably, the spread is carried out in a spray on the second ultrafiltration. This propagation will prevent intensification of staining, which may otherwise occur during the membrane filtration and evaporation operation. Other antioxidants as well as anti-foaming agents may be used.
Druhá ultrafiltračná membrána 174 má s výhodou vykonaný rez na molekulové hmotnosti 500 až 5000, výhodnejšie 2000 až 4000. Druhá ultrafiltrácia vytvára druhý ultrafiltračný filtrát 178 a druhý ultrafiltračný zvyšok 180. Druhý ultrafiltračný zvyšok 180 sa potom miesi s druhým surovým materiálom 234, pričom matečný lúh sa recykluje z druhej kryštalizácie bieleho cukru a prechádza cez druhú ultrafiltračnú/diafiltračnú membránu 182 s pridanou vodou 184. Membrána použitá pre druhú diafiltráciu môže mať veľkosť pórov, t.j. odrezávať na molekulové hmotnosti, ktorá je nižšia čo do veľkosti pórov, ako je tomu pri druhej ultrafiltračnej membráne 174. Tým sa odstraňuje rafinóza a dáva sa prednosť membráne s veľkosťou pórov v rozsahu 500 až 1000 daltonov. Týmto krokom sa vytvára druhý diafiltračný filtrát 188, ktorý sa miesi s druhým ultrafiltračným filtrátom 178 a vedie sa na nanofilter 190, a druhý diafiltračný zvyšok 186 (tiež uvádzaný ako druhý prúd melasy). Pri druhej ultrafiltrácii 174 môže existovať viac než jeden stupeň membránovej filtrácie alebo druhá diafiltrácia 182. Druhý ultrafiltrát 178 z druhej ultrafiltráce bude mať s výhodou farbu v rozsahu od 1500 do 3500, v niektorých prípadoch aj menej.The second ultrafiltration membrane 174 preferably has a cut at a molecular weight of 500 to 5000, more preferably 2000 to 4000. The second ultrafiltration produces a second ultrafiltration filtrate 178 and a second ultrafiltration residue 180. The second ultrafiltration residue 180 is then mixed with the second raw material 234, the mother liquor. is recycled from the second crystallization of white sugar and passes through a second ultrafiltration / diafiltration membrane 182 with added water 184. The membrane used for the second diafiltration may have a pore size, ie. to a molecular weight that is lower in pore size than that of the second ultrafiltration membrane 174. This eliminates raffinose and prefers a membrane with a pore size in the range of 500 to 1000 daltons. This step creates a second diafiltration filtrate 188, which is mixed with the second ultrafiltration filtrate 178 and fed to the nanofilter 190, and a second diafiltration residue 186 (also referred to as the second molasses stream). In the second ultrafiltration 174 there may be more than one membrane filtration step or a second diafiltration 182. The second ultrafiltrate 178 from the second ultrafiltration will preferably have a color in the range of 1500 to 3500, in some cases less.
Druhý diafiltračný filtrát 188 alebo prvý diafiltračný filtrát 168 sa môžu poprípade recyklovať do prúdu diafiltračnej vody.Optionally, the second diafiltration filtrate 188 or the first diafiltration filtrate 168 can be recycled to the diafiltration water stream.
Alternatívne alebo naviac k ultrafiltrácii či diafiltrácii môže byť filtračný zvyšok čistený chromatografickou separáciou v systéme separátora so simulovaným pohyblivým lôžkom. Je to znázornené na obr. 4. Tento chromatografický separätor 236 je s výhodou viacstupňová jednotka s troma až dvaciatimi stupňami, výhodnejšie s desiatimi stupňami. Má s výhodou tri rezy produktu, jeden z nich je prevažne sacharózový prúd 237, ďalší je prevažne rafinózový a popol a tretí tvorí prevažne organický materiál, vrátane organických kyselín. Dva nesacharózové prúdy sa dajú miesiť, aby sa získal zmesný prúd uvádzaný ako druhý melasový prúd 186. Živica používaná v separátore je s výhodou silné kyslá katiónová živica. Sacharózový prúd 237 sa mieša s nástrekom do odparky. Alternatívne by sa dal pridať do nástreku elektrodialýzy 192 alebo do iónovej výmeny 194 v závislosti na stupni odstránenia nečistôt.Alternatively or in addition to ultrafiltration or diafiltration, the filter residue may be purified by chromatographic separation in a simulated moving bed separator system. This is shown in FIG. 4. This chromatographic separator 236 is preferably a multi-stage unit with three to twenty stages, more preferably ten stages. It preferably has three product slices, one of which is predominantly sucrose stream 237, the other is predominantly raffinose and ash, and the third is predominantly organic material, including organic acids. The two non-sucrose streams can be mixed to obtain a mixed stream referred to as the second molasses stream 186. The resin used in the separator is preferably a strong acidic cationic resin. The sucrose stream 237 is mixed with the feed into the evaporator. Alternatively, it could be added to the electrodialysis spray 192 or to the ion exchange 194 depending on the degree of debris removal.
Druhý ultrafiltračný filtrát 178 sa potom čistí nanofiltráciou a poprípade tiež iónovou výmenou alebo elektrodialýzou v akomkoľvek vzájomnom poradí. Pri uskutočnení znázornenom na obr. 3 sa ultrafiltrovaná šťava 178 najprv vedie na nanofiltráciu 190 po ktorej nasleduje elektrodialýza 192 a zmäkčovanie 194 iónovou výmenou. Aj keď sa môže poradie týchto troch operácii meniť, spravidla je výhodné vykonávať elektrodialýzu po nanofiltrácii.The second ultrafiltration filtrate 178 is then purified by nanofiltration and optionally ion exchange or electrodialysis in any order. In the embodiment shown in FIG. 3, ultrafiltered juice 178 is first applied to nanofiltration 190, followed by electrodialysis 192 and softening 194 by ion exchange. Although the order of these three operations may vary, it is generally preferred to perform electrodialysis after nanofiltration.
Nástrek na nanofiltračnú membránu spravidla zahrňuje okolo 84 % sacharózy, 3 až 6% popola a okolo 0,5 až -4,0 % inverzného cukru (všetko hmotnostné na báze sušiny). Nanofiltračná membrána 190 rozdeľuje nástrek na nanofiltračný filtrát 196 (tiež nazývaný tretí prúd melasy) a nanofiltračný zvyšok 191, ktorý bude obsahovať väčšinu sacharózy z repy. Nanofiltračný filtrát s výhodou obsahuje najmenej 30 až 60 % hmotn. popola (hlavne Na, K, a Cl), najmenej 30 až 50 % hmotn. invertovaného cukru (glukózy a fruktózy), a najmenej 25 až 50 % hmotn. betaínu prítomného v nanofiltračnom nástreku 178. Nanofiltráciou sa dosiahne určitého zníženia farebnosti pri prechode z nástreku na nanofiltráciu na retentát. Typický nanofiltračný filtrát bude zahrňovať 20 % sacharózy, 25 % popola, 20 % invertného cukru, 8 % betaínu a 25 % iných organických látok (vztiahnuté na hmotnosť sušiny). Nanofiltračný zvyšok 191 s výhodou obsahuje najmenej 89 až 91 % hmotn. (vztiahnuté na bázu sušiny) sacharózy a bude mať koncentráciu 15 až 28 Brixov. Aj keď nanofiltrácia môže účinne odstraňovať draslík, neodstraňuje veľkú časť prítomnej kyseliny citrónovej, kyseliny šťaveľovej a kyseliny jablčnej.The nanofiltration membrane coating typically comprises about 84% sucrose, 3 to 6% ash and about 0.5 to -4.0% inverse sugar (all on a dry weight basis). The nanofiltration membrane 190 divides the feed onto the nanofiltration filtrate 196 (also called the third molasses stream) and the nanofiltration residue 191, which will contain most of the sucrose from the beet. The nanofiltration filtrate preferably comprises at least 30 to 60 wt. % ash (especially Na, K, and Cl), at least 30 to 50 wt. % of inverted sugar (glucose and fructose), and at least 25 to 50 wt. betaine present in the nanofiltration feed 178. Nanofiltration achieves some reduction in color when switching from feed to nanofiltration to retentate. A typical nanofiltration filtrate will include 20% sucrose, 25% ash, 20% invert sugar, 8% betaine, and 25% other organic matter (based on dry weight). The nanofiltration residue 191 preferably comprises at least 89 to 91 wt. (based on dry basis) sucrose and will have a concentration of 15-28 Brix. Although nanofiltration can effectively remove potassium, it does not remove much of the citric acid, oxalic acid and malic acid present.
Nanofiltračný zvyšok 191 sa potom ďalej čisti elektrodialýzou 192, ktorá odstraňuje ďalší popol a rôzne organické kyseliny a iné nečistoty, vrátane niektorých, ktoré spôsobujú nežiadúce sfarbenie. Elektrodialýza zabezpečuje dobré odstraňovanie kyseliny šťaveľovej a kyseliny jablčnej, pričom celkové odstránenie popola je spravidla cez 40 %. Prúd 198 nečistôt z elektrodialýzy je skombinovaný s prúdmi 170, 186 a 196 tak, aby sa vytvoril prúd 200 melasového produktu.The nanofiltration residue 191 is then further purified by electrodialysis 192, which removes additional ash and various organic acids and other impurities, including some, which cause unwanted discoloration. Electrodialysis ensures good removal of oxalic acid and malic acid, with the total ash removal generally being over 40%. The electrodialysis impurity stream 198 is combined with the streams 170, 186, and 196 to form a molasses product stream 200.
Aj keď elektrodialýza môže dosahovať dobré odstránenie draslíku, spravidla neodstraňuje vysoké percento horčíka, ktorý je prítomný. Preto sa vyčistená šťava 193 z elektrodialýzy, ktorá spravidla obsahuje 92 až 94 % sacharózy, vztiahnuté na bázu sušiny, potom s výhodu zmäkčuje na jednotke 194 iónovej výmeny, ktorá obsahuje najmenej jednu iónomeničovú živicu. Dáva sa prednosť silnej katiónomeničovej živici založenej na gélovej alebo makroporéznej matrici, so zosieťovaním v rozsahu od 4 do 10 %. Napríklad sa jedná o živice ako sú Amberlite IR120 alebo Purolite C 100 od firmy Rohm & Haas. Používajú sa v sodnej alebo draselnej forme. Primárny účel tohoto kroku je odstrániť dvojmocné katióny, ako je Ca a Mg, a nahradiť ich jednomocnými katiónmi, ako sú K a Na. Tento krok iónovej výmeny s výhodou odstraňuje najmenej 95 % hmotn. prítomného Ca a Mg.Although electrodialysis can achieve good potassium removal, it generally does not remove the high percentage of magnesium that is present. Therefore, the purified electrodialysis juice 193, which typically contains 92 to 94% sucrose based on dry basis, is then preferably softened on an ion exchange unit 194 containing at least one ion exchange resin. A strong cation exchange resin based on a gel or macroporous matrix, with crosslinking in the range of 4 to 10%, is preferred. For example, resins such as Amberlite IR120 or Purolite C 100 from Rohm & Haas. They are used in sodium or potassium form. The primary purpose of this step is to remove divalent cations such as Ca and Mg and replace them with monovalent cations such as K and Na. This ion exchange step preferably removes at least 95 wt. Ca and Mg present.
Vyčistená šťava 202 z iónovej výmeny, ktorá s výhodou zahrňuje viac ako 92 % sacharózy (na báze sušiny), sa potom vedie do jednej alebo viac odpariek 204. v ktorých sa vytvorí koncentrovaný sirup 206 , napr. s obsahom 75 % sušiny, odstránením podstatnej časti vody. Poprípade sa dá do odparky 200 vstrekovať síriaci prúd 205. Sirup má v priebehu odparovania s výhodou pH 6,5 až 7,5 a teplotu 71 až 82 °C (160 až 180 °F).The purified ion exchange juice 202, which preferably comprises more than 92% sucrose (dry solids), is then passed to one or more of the evaporators 204 to form a concentrated syrup 206, e.g. containing 75% dry matter by removing a significant amount of water. Optionally, sulfur stream 205 can be injected into evaporator 200. The syrup preferably has a pH of 6.5 to 7.5 and a temperature of 71 to 82 ° C (160 to 180 ° F) during evaporation.
Koncentrovaný sirup 206 sa privádza do prvého kryštalizátora 208. v ktorom sa vyvarí voda a vytvorí sa prvá skupina 210 vyzrážaných kryštálov bieleho cukru. Kryštály 210 sa odstredia na odstredivke 212, preperú sa vodou, aby sa odstránila zvyšková kvapalina a zostatkový produkt je biely cukor 214 (koncentrácia sacharózy je 99,95 %). Matečný lúh 216 zostávajúci po prvej kryštalizácii a odstredení (spravidla obsahujúci 84 až 88 % sacharózy na báze sušiny) sa privádza do druhého kryštalizátora 218, v ktorom sa vytvára druhá skupina 220 kryštálov bieleho cukru. Kryštály sa tiež odstreďujú v odstredivke 222, aby sa vytvoril biely cukor 224. Pri spôsobe spracovania repy podľa známeho stavu techniky boli kryštály vytvorené pri druhej kryštalizácii rozpustené a recyklované nástreku, pretože neboli dostatočne čisté, aby sa dali predať ako biely cukor. Predmetný vynález dokáže dosiahnuť dve skupiny vysoko čistého bieleho cukru vďaka lepším čistiacim schopnostiam, Pri osobitne výhodnom uskutočnení bude kryštalizovaná sacharóza (214 a 224) zahrňovať menej ako 0,015 % hmotn. popola, výhodnejšie menej ako 0,01 % popola a sfarbenie menšie ako 35 icu. Matečný lúh 234 zostávajúci po druhej kryštalizácii (tiež uvádzaný ako greens nebo jets, a spravidla obsahujúci okolo 80 % sacharózy na báze sušiny) sa dá recyklovať, napríklad do druhej ultrafiltrácie/diafiltrácie 182. Poprípade môže byť tento surový recyklovaný prúd vedený cez čistiacu jednotku aby sa odstránila rafinóza. Toto čistenie sa dá vykonávať chromatografickou separáciou rafinózy (viď. obr. 4) (rovnako to vede k riedeniu surového materiálu na 60 Brixov), alebo alternatívne enzymatickým strávením rafinózy 228 (viď. obr. 3). S výhodou ak je toto čistenie 228 zahrnuté do procesu, tak sa koncentrácia rafinózy v surovom materiály zníži na úroveň, ktorá nie je väčšia ako okolo 1.0 % na báze sušiny. Enzým používaný k hydrolýze rafinózy je σ.-galaktosidáza (melibiáza), ktorá štiepi rafinózu na sacharózu a galaktózu. Dá sa to vykonávať várkovo v miešanej nádrži reaktora pri 50 °C.The concentrated syrup 206 is fed to a first crystallizer 208 in which water is boiled off and a first group 210 of precipitated white sugar crystals is formed. The crystals 210 are centrifuged on a centrifuge 212, washed with water to remove residual liquid and the residual product is white sugar 214 (sucrose concentration 99.95%). The mother liquor 216 remaining after the first crystallization and centrifugation (typically containing 84-88% solids based sucrose) is fed to a second crystallizer 218 in which a second group 220 of white sugar crystals is formed. The crystals are also centrifuged in a centrifuge 222 to form white sugar 224. In the prior art beet processing method, the crystals formed during the second crystallization were dissolved and recycled because they were not pure enough to be sold as white sugar. The present invention is capable of achieving two groups of high purity white sugar due to better cleaning properties. In a particularly preferred embodiment, the crystallized sucrose (214 and 224) will comprise less than 0.015% by weight. ash, more preferably less than 0.01% ash and less than 35 icu. The mother liquor 234 remaining after the second crystallization (also referred to as greens or jets, and typically containing about 80% solids based sucrose) can be recycled, for example, to a second ultrafiltration / diafiltration 182. Alternatively, the crude recycle stream can be passed through a purification unit to the raffinose was removed. This purification can be accomplished by chromatographic separation of raffinose (see Fig. 4) (also leading to dilution of the raw material to 60 Brix), or alternatively by enzymatic digestion of raffinose 228 (see Fig. 3). Preferably, if this purification 228 is included in the process, the raffinose concentration in the raw material is reduced to a level not greater than about 1.0% on a dry matter basis. The enzyme used for the hydrolysis of raffinose is σ.-galactosidase (melibiasis), which cleaves raffinose into sucrose and galactose. This can be carried out batchwise in a stirred tank reactor at 50 ° C.
Spôsob podľa predmetného vynálezu môže zahrňovať viac fáz ultrafiltrácie, nanofiltrácie, diafiltrácie, iónovej výmeny alebo elektrodialýzy. Napríklad prvá ultrafiltrácia znázornená na obr. 3 by mohla prebiehať v dvoch a viac stupňoch ultrafiltrácie namiesto toho, aby sa vykonávala cez jedinú membránu. Odborníkom v odbore bude zrejmé, že je rovnako možné mnoho iných variácií konkrétneho uskutočnenia znázorneného na obrázku. Rovnako by malo byť zrejmé, že spôsob sa dá vykonávať pre rad teplôt a iných podmienkach spôsobu.The process of the present invention may comprise multiple phases of ultrafiltration, nanofiltration, diafiltration, ion exchange or electrodialysis. For example, the first ultrafiltration shown in FIG. 3 could take place in two or more stages of ultrafiltration instead of being performed through a single membrane. It will be apparent to those skilled in the art that many other variations of the particular embodiment shown in the figure are equally possible. It should also be understood that the process can be performed for a variety of temperatures and other process conditions.
Ďalšie uskutočnenie vynálezu je znázornené na obr. 5 a obr. 6. Repa, ktorá bola dopravená z poľa sa skladuje v skladovacej oblasti 110. Pri týchto uskutočneniach spôsobu sa spravidla používa čerstvá repa, ale dá sa tiež použiť zmrznutá repa. Repa zo skladovacej oblasti sa plaví do konvenčného aparátu na pranie repy, v ktorom sa odstráni špina z povrchu repy. Vypraná repa sa môže narezať na rezky, ktoré majú napríklad hrúbku 0,6 cm, v rezacom aparáte 112.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 5 and FIG. 6. Beets that have been removed from the field are stored in the storage area 110. In these embodiments of the method, fresh beets are generally used, but frozen beets can also be used. Beets from the storage area are floated to a conventional beet washing machine in which the dirt is removed from the beet surface. The washed beets can be cut into shreds, for example having a thickness of 0.6 cm, in the cutting apparatus 112.
Na rezky narezaná repa je unášaná dopravným aparátom k difuzéru 1 14. Extrakcia šťavy sa vykonáva tak, že sa nechá cukor difundovať cez prírodné steny buniek repy. Steny buniek umožňujú, aby cukry a iné nízkomolekulárne látky prechádzali naprieč, ale zabraňujú prechodnosť vysokomolekulárnych zlúčenín. Tento selektívny difúzny proces má dve výhody. Zadržanie vysokomolekulárnych zlúčenín napomáha vytvárať šťavu o vysokej čistote. Rovnako to znižuje ťažkosti s filtráciou, ktoré sú spôsobované polysacharidmi a proteínmi, ktoré zahrňujú vysokomolekulárne látky. Pevný materiál 122, ktorý zostane po difúzii, sa vede do lisovacieho aparátu 126, v ktorom sa získa ďalšia šťava, ktorá môže byť recyklovaná do difúzéra 114. Pevné látky, ktoré zostanú po vylisovaní majú vysoký obsah vlákniny a dajú sa použiť ako krmivo pre dobytok.The cut sliced beets are entrained by the conveying apparatus to the diffuser 1 14. Extraction of the juice is carried out by allowing the sugar to diffuse through the natural walls of the beet cells. Cell walls allow sugars and other low molecular weight substances to cross, but prevent the transientity of high molecular weight compounds. This selective diffusion process has two advantages. Retention of high molecular weight compounds helps to produce high purity juice. It also reduces the filtration difficulties caused by polysaccharides and proteins that include high molecular weight substances. The solid material 122 that remains after diffusion is passed to the press apparatus 126, which yields additional juice which can be recycled to the diffuser 114. The solids remaining after compression have a high fiber content and can be used as cattle feed. .
Zvyšné procesy, ktoré sú znázornené na obr. 5 a 6 sú rovnaké, ako procesy popísané v spojitosti s obr. 3 a 4.The remaining processes as shown in FIG. 5 and 6 are the same as those described in connection with FIG. 3 and 4.
Pri predmetnom vynáleze sa dá použiť rad usporiadaní membrány, vrátane napríklad špirálových, z dutých vlákien a trubicových membrán. Tieto membrány sa dajú vyrobiť z radu materiálov vrátane polymérov, keramiky, uhlíka a sintrovej nehrdzavejúcej ocele. Membrány, ktoré majú záporný povrchový náboj, sú zvlášť výhodné, pretože väčšina látok, ktoré sa majú odmietnuť, je nabitá záporne.A variety of membrane arrangements can be used in the present invention, including, for example, spiral, hollow fiber, and tubular membranes. These membranes can be made from a variety of materials including polymers, ceramics, carbon and sintered stainless steel. Membranes having a negative surface charge are particularly advantageous since most substances to be rejected are negatively charged.
Časť zariadení používaného pri predmetnom spôsobe je konvenčné a dobre známe osobám majúcim bežné znalosti v tomto odbore, ako je zariadenie na pranie repy a odparky. Aparát na macerovanie repy je komerčne dostupný od dodávateľov ako sú firmy Bepex Reitz (Santa Rosa, Kalifornie, USA), Andriz Sprout Bauer (Philadelphia, Pennsylvanie, USA) a The Fitzpatrick Company (Elmhurst, Illinois, USA). Aparát na difúziu repy je komerčne dostupný od dodávateľov ako sú firmy BMA (Braunschweig, Nemecko) a Silver Engineering (Colorado Springs, Colorado, USA). Odstredivý extrakčný aparát je dostupný od firiem Dorr Oliver (Milford, Connecticut, USA), Western States Machine Company (Hamilton, Ohio, USA) a Silver-Weibull (Hasslehom, Švédsko). Vhodné membránové filtračné systémy sú dostupné od dodávateľov ako sú Koch Membráne Systems, lnc. (Wilmington, Massachusetts, USA), Osmonics, lnc. (Minnetonka, Minnesota, USA), PCI (UK) a SCT (Francúzsko). Vhodné iónomeničové zariadenie a živica sú dostupné od firiem Prosep (Roscoe, Illinois, USA), 1WT (Rockford, Illinois, USA), Purolite (Philadelphia, Pennsylvania, USA) a Dow Chemical (Midland, Michigan, USA). Vhodné elektrodialýzne zariadenie je dostupné od firiem Eurodia (Paríš, Francúzsko) a Ameridia (Somerset, New Jersey, USA). Vhodné chromatografické separačné zariadenie je dostupné od firiem Prosep (Roscoe, Illinois, USA) a Applexion (Paris, Francúzsko). Vhodné enzýmy pre trávenie rafinózy sú dostupné od firiem Novo (Dánsko) alebo Hokkaido Sugar Co (Japonsko).Part of the apparatus used in the present method is conventional and well known to those of ordinary skill in the art, such as a beige and evaporator washing machine. The beet maceration apparatus is commercially available from suppliers such as Bepex Reitz (Santa Rosa, California, USA), Andriz Sprout Bauer (Philadelphia, Pennsylvania, USA) and The Fitzpatrick Company (Elmhurst, Illinois, USA). Beet diffusion apparatus is commercially available from suppliers such as BMA (Braunschweig, Germany) and Silver Engineering (Colorado Springs, Colorado, USA). The centrifugal extraction apparatus is available from Dorr Oliver (Milford, Connecticut, USA), the Western States Machine Company (Hamilton, Ohio, USA) and Silver-Weibull (Hasslehom, Sweden). Suitable membrane filtration systems are available from suppliers such as Koch Membrane Systems, Inc. (Wilmington, Massachusetts, USA), Osmonics, lnc. (Minneton, Minnesota, USA), PCI (UK), and SCT (France). Suitable ion exchange equipment and resins are available from Prosep (Roscoe, Illinois, USA), 1WT (Rockford, Illinois, USA), Purolite (Philadelphia, Pennsylvania, USA) and Dow Chemical (Midland, Michigan, USA). Suitable electrodialysis equipment is available from Eurodia (Paris, France) and Ameridia (Somerset, New Jersey, USA). A suitable chromatographic separation device is available from Prosep (Roscoe, Illinois, USA) and Applexion (Paris, France). Suitable raffinose digestive enzymes are available from Novo (Denmark) or Hokkaido Sugar Co (Japan).
Rovnako by bolo možné zahrnúť do procesu úpravu určitým množstvom vápna alebo saturáciu oxidom uhličitým, ale v súčasnosti sa dáva prednosť uskutočňovaniu procesu bez kontaktovania vstupnej šťavy alebo filtrátov s vápnom alebo oxidom uhličitým, aby sa vykonávala saturácia oxidom uhličitým. Vápno alebo oxid uhličitý sa dajú pridať ako zásadyIt would also be possible to include treatment with a certain amount of lime or carbonation in the process, but it is currently preferred to carry out the process without contacting the feed juice or filtrates with the lime or carbon dioxide to effect carbonation. Lime or carbon dioxide can be added as bases
Príklad 1Example 1
Čerenie vytlačenej šťavyJuicing of juice
Macerovaná kaša repy bola zmiešaná s vodou a vylisovaná v látkových vreciach, aby sa vytvorila vzorka vytlačenej šťavy. Táto vzorka bola upravená hydroxidom sodným, ohriata a použitá na rad ultrafiltračných pokusov. V pokuse boli použité dve rozdielne špirálové ultrafiltračné membrány, typ NTR7410 od firmy Hydranautics a typ HFK 131 od firmy Koch. Pokusy dávali uspokojivé prietoky, vyššie ako pri porovnávacích pokusoch s konvenčnou difúznou repnou šťavouThe macerated beet slurry was mixed with water and pressed in fabric bags to form a squeezed juice. This sample was treated with sodium hydroxide, heated and used for a number of ultrafiltration experiments. Two different spiral ultrafiltration membranes were used in the experiment, type NTR7410 from Hydranautics and type HFK 131 from Koch. Experiments gave satisfactory flow rates, higher than in comparative experiments with conventional diffuse beet juice
Tabuľka 2: Ultraŕiltrácia vytlačenej šťavy - parametre pokusu a tokyTable 2: Extrusion filtration of extruded juice - experiment parameters and flows
Došlo k podstatnému zníženiu RDS (refractometric dry solids, t.j. refraktometricky meraného obsahu sušiny) a k veľmi podstatnému zvýšeniu čistoty sacharózy po prechode membránami. Obidve membrány neprepustili viac ako 99 % z hodnoty sfarbenia. Zvýšenie čistoty sacharózy a oddelenie sfarbujúcich látok v priebehu týchto pokusov bolo omnoho vyššie, než ako tomu bolo pri zrovnateľných pokusoch s konvenčnou difúziou repnou šťavou.There was a substantial decrease in refractometric dry solids (RDS) and a very significant increase in the purity of sucrose after passing through the membranes. Both membranes did not leak more than 99% of the staining value. The increase in sucrose purity and color separation during these experiments was much higher than in comparable experiments with conventional beet juice diffusion.
Tabuľka 3: Ultrafiltrácia vytlačenej šťavy - separačné parametreTable 3: Extruded juice ultrafiltration - separation parameters
Príklad 2Example 2
Bol vykonaný pokus s maceráciou repy s použitím Bauerova atmosférického diskového rafinačného aparátu. Tento stroj má dva 30 cm (12), disky s nastaviteľnou medzerou, jedným stacionárnym diskom a ďalším diskom poháňaným 45 kW (60 hp) motorom. V pokuse bolo použité asi 20 kg repy. Repa bola nasekaná na 1,9 cm (3/4) kúsky, aby bola vhodná pre závitovkový podávač.A beet maceration experiment was performed using a Bauer atmospheric disk refining apparatus. This machine has two 30 cm (12) discs, adjustable gap discs, one stationary disc and another 45 kW (60 hp) drive. About 20 kg of beets were used in the experiment. The beets were chopped into 1.9 cm (3/4) pieces to make them suitable for the screw feeder.
Všetky rezky prešli strojom na jeden prechod. K pretlačeniu materiálu cez stroj sa používala voda, čo viedlo k nariedeniu šťavy. Časť macerovaného produktu sa stlačovala na 138 kPa (20 psi) v membránovom lise po dobu 15 minút. Ďalšia časť produktu sa nechala odvodniť v skrini s dráteným sitom.All cuts were passed through the machine in one pass. Water was used to push the material through the machine, which led to dilution of the juice. A portion of the macerated product was pressurized to 20 psi in a membrane press for 15 minutes. Another part of the product was allowed to drain in a wire screen cabinet.
Tabuľka 4Table 4
Kaša z prvého prechodu bola spracovaná cez stroj znovu pri druhom prechode. Medzera medzi diskmi bola nastavená pri tomto prechode na 0,25 mm (10 mil). Macerovaná kaša bola stlačovaná v membránovom lise na 138 kPa (20 psi) po dobu 15 minút.The slurry from the first pass was processed through the machine again at the second pass. The disc gap was set at 0.25 mm (10 mil) at this transition. The macerated slurry was compressed in a membrane press at 20 psi for 15 minutes.
Tabuľka 5Table 5
(Nižší obsah pevných látok v koláči pri druhom prechode cez membránový lis bol daný jeho väčšou hrúbkou.)(The lower solids content of the cake during the second pass through the membrane press was given by its greater thickness.)
Kaša druhého prechodu odvodnená za vákua mala obsah pevných látok 22 %. Keď bola prepraná v prebytku vody a odvodnená za vákua, bol obsah pevných látok len 15%.The second pass vacuum dewatered slurry had a solids content of 22%. When washed in excess water and dewatered under vacuum, the solids content was only 15%.
Ukázalo to na to, že dve tretiny pevných látok v kaši sa rozpustili a ľahko sa dali vymyť. Vypraná kaša mala zvyškový obsah cukru 0,5 %.This showed that two-thirds of the solids in the slurry were dissolved and easily washed out. The washed mash had a residual sugar content of 0.5%.
Kaša z druhého prechodu mala zlé filtračné parametre pokiaľ bola vystavená vákuu na filtračnom papieri, ale na 0,5 mm site mala 25 mm hrubá vrstva kaše rýchlosť filtrácie okolo 5000 gfd.The second pass slurry had poor filtration parameters when subjected to vacuum on filter paper, but on a 0.5 mm sieve, the 25 mm thick slurry had a filtration rate of about 5000 gfd.
Tieto štúdie dávali nasledujúce výsledky:These studies gave the following results:
1. Diskový rafinátor spracovával repu na kašu za nízkej spotreby prúdu (okolo 3 kWh/t).1. The disc refiner processed pulp with low power consumption (about 3 kWh / t).
2. Kaša mala dobré filtračné parametre za vákua (5000 gfd (850 Imh) s 25 mm koláčom.2. The slurry had good filtration parameters under vacuum (5000 gfd (850 Imh) with 25 mm cake).
3. Vákuový filtračný koláč (po praní) mal nízky zvyškový obsah cukru (okolo 0.5 %)·3. Vacuum filter cake (after washing) had low residual sugar content (around 0.5%) ·
4. Filtračný koláč sa môže stlačiť tak, aby sa vytvorila vysušená kaša ako vedľajší výrobok (okolo 30 %).4. The filter cake may be compressed to form a dried slurry as a by-product (about 30%).
5. Vytlačená šťava mala uspokojivé ultrafiltračné parametre (25 gfd (43 lmh).5. The squeezed juice had satisfactory ultrafiltration parameters (25 gfd (43 lmh)).
6. Ultrafiltrácia dobre potlačila sfarbujúce častice vo vytlačenej šťave (99 %).6. Ultrafiltration well suppressed staining particles in the extruded juice (99%).
7. Ultrafiltračný filtrát z vytlačenej šťavy mal dobré cukrovarnícke parametre.7. The ultrafiltration juice filter had good sugar parameters.
Príklad 3Example 3
Po dobu 30 minút sa 1361 kg (3000 lb) repy macerovalo v pevných kladivových mlynoch, čím sa vytvorilo 1514 litrov (400 galónov) šťavy. Macerácia sa skladala z dvoch prechodov. Prvý prechod bol cez dva drviče a dva extraktory a druhý prechod bol cez jeden drvič a dva extraktory. Prebytočná voda pridaná do kladivových mlynov k uľahčeniu vypúšťania macerovanej repy rozriedila šťavu na 4 % KDS. Šťava sa filtrovala cez vibračné sito č. 200 mesh. Na site nezostal žiadny viditeľný zvyšok.For 30 minutes, 1361 kg (3000 lb) of beet was macerated in solid hammer mills to produce 1514 liters (400 gallons) of juice. Maceration consisted of two transitions. The first pass was through two crushers and two extractors and the second pass was through one crusher and two extractors. Excess water added to the hammer mills to facilitate the discharge of macerated beet diluted the juice to 4% KDS. The juice was filtered through a vibration sieve no. 200 mesh. There was no visible residue left on the site.
Šťava bola ohriata na 77 °C (170 °F) a ultraŕiltrovala sa cez ultrafiltračný špirálový membránový modul Koch HFK 131 s medzerou 2,032 mm (80 mil). Šťava bola ohriatá na 77 °C (170 °F) a ultrafiltrovaná cez ultrafiltračný špirálový membránový modul Koch HFK 131 s rozpernou vložkou 2,032 mm (80 mil.). Vstupné a výstupné tlaky sa udržiavali na hodnotách 414 a 276 k.Pa (60 a 40 psig). Výsledky sú zhrnuté v tabuľke 6.The juice was heated to 77 ° C (170 ° F) and ultrafiltered through a Koch HFK 131 ultrafiltration spiral membrane module with a 2.032 mm (80 mil) gap. The juice was heated to 77 ° C (170 ° F) and ultrafiltered through a Koch HFK 131 ultrafiltration spiral membrane module with a 2.032 mm (80 mil) spacer. The inlet and outlet pressures were maintained at 414 and 276 kPa (60 and 40 psig), respectively. The results are summarized in Table 6.
Tabuľka 6 Ultrafiltrácia vytlačenej šťavy - Parametre a toky v skúške a parametre separácieTable 6 Extruded juice ultrafiltration - Test and flow parameters and separation parameters
Zvýš. znamená filtračný zvyšok, Filt. znamená filtrát a Vyr. znamená vyradené.Increase. means a filter residue, Filt. means filtrate and Art. means discarded.
Poznámka: Tento test sa vykonával k vyhodnoteniu schopnosti spracovávať horšiu repu. Repný materiál na vstupe, ktorý sa použil pre tento test, mal podstatne nižšiu čistotu ako normálna repa, čo viedlo k nižšej čistote filtrátu a k jeho vyššiemu sfarbeniu.Note: This test was performed to assess the ability to process worse beets. The input material used for this test had a significantly lower purity than normal beet, resulting in a lower purity of the filtrate and a higher coloration.
Príklad 4Example 4
Bola vykonaná skupina pokusov s vylúhovaním s použitím odstredivky ako vylúhovacieho aparátu. Macerovaná kaša bola pripravená spracovaním repy kladivovým mlynom dezintegračného typu od firmy Rietz. Odstredivka bola od firmy American Machinery a mala kovový kôš o priemere 46 cm (18) a hĺbke 25 cm (10) a bola poháňaná elektrickým motorom 2 kW (3 hp) s 1700 ot/min. Vnútri koša bol použitý ako vložka rukáv z filtračnej tkaniny, v ktorom bol filtračný koláč.A group of leaching experiments was performed using a centrifuge as the leaching apparatus. The macerated slurry was prepared by processing the beet with a hammer mill of the disintegration type from Rietz. The centrifuge was from American Machinery and had a metal basket with a diameter of 46 cm (18) and a depth of 25 cm (10) and was powered by an electric motor of 2 kW (3 hp) at 1700 rpm. Inside the basket, a filter cloth sleeve containing a filter cake was used as an insert.
22,7 litrov (5 galónov) macerovanej kaše sa odstred’ovalo po dobu dvoch minút a zbierala sa extrahovaná šťava. Koláč bol opätovne zmiešaný s rovnakým objemom vody a opäť bol odstreďovaný. Tento postup sa opakoval šesťkrát. Na konci každého odstreďovania sa odobrali vzorky extrahovanej šťavy a koláče. Výsledky jedného pokusu sú zhrnuté v tabuľke 7.22.7 liters (5 gallons) of macerated slurry were centrifuged for two minutes and the extracted juice collected. The cake was mixed again with an equal volume of water and centrifuged again. This procedure was repeated six times. At the end of each spin, samples of extracted juice and cake were taken. The results of one experiment are summarized in Table 7.
Výsledky ukazujú, že obsah sacharózy v šťave a kaši sa pri každom kroku znížil o polovicu. To sa dá očakávať, pretože koláč boFv každom kroku rozmiešaný s rovnakým objemom vody. Obsah cukru v kaši po šiestich krokoch bol 0,03 %. To zodpovedá extrakcii 99,8 % cukru v repe.The results show that the sucrose content of the juice and slurry was reduced by half at each step. This is to be expected because the cake boFv is mixed with an equal volume of water at each step. The sugar content of the slurry after six steps was 0.03%. This corresponds to the extraction of 99.8% sugar in beets.
Tabuľka 7 Výsledky pokusu s vylúhovanímTable 7 Results of leaching experiment
Príklad 5Example 5
Bola vykonaná krátka skúška s vytlačenou šťavou ultrafiltračného filtrátu/diafiltračného filtrátu, aby sa vyhodnotili možnosti predbežného skoncentrovania s použitím reverznej osmózy. Pri skúške sa použila špirálová membrána na reverznú osmózu typu ESPA od firmy Hydranautics a osmóza sa vykonávala pri tlaku 5516 kPa (800 psi) a teploty 38 °C (100 °F). Tok a separačné parametre zaznamenané pri tejto skúške sú uvedené v tabuľke 8.A short ultrafiltration / diafiltration filtrate juice extrusion test was performed to evaluate the possibility of pre-concentration using reverse osmosis. The ESPA type reverse osmosis spiral membrane from Hydranautics was used in the test and the osmosis was performed at 800 psi and 38 ° C (100 ° F). The flow and separation parameters recorded in this test are shown in Table 8.
Tabuľka 8 Reverzná osmóza toku extrahovanej šťavy a parametre vyradeniaTable 8 Reverse osmosis of extracted juice flow and rejection parameters
Príklad 6aExample 6a
Narezaná repa (rezky) sa zavádzala k dezintegrácii do kladivového mlyna firmy Rietz v množstve 420 kg/h a odtiaľ do drviča firmy Andriz Sprout-Bauer aby sa získala dobre macerovaná kaša. Tieto vlákna a šťava sa viedli do prvej odstredivky Mercone vyrobenej firmou Dorr-Oliver, ktorá bola vybavená kužeľovitým sitom 150 pim. Systém bol udržiavaný na teplote 65 až 70 °C a šťava z prvej odstredivky mala 13 až 14 RDS.The cut beets were introduced to disintegrate into a Rietz hammer mill at a rate of 420 kg / h and from there to a Andriz Sprout-Bauer crusher to obtain a well macerated slurry. These fibers and juice were fed into a first Mercone centrifuge manufactured by Dorr-Oliver, equipped with a 150 µm conical sieve. The system was maintained at 65-70 ° C and the juice from the first centrifuge had 13-14 RDS.
Prúd macerovaných vlákien repy z prvej odstredivky sa viedol do systému sít 50 pm pracujúcich v protiprúdovom usporiadaní a nakoniec do druhej odstredivky Mercone vybavenej sitom 250 pm. Tato druhá odstredivka odsladila vlákna a zabezpečila, že zvyškové vlákna repy obsahovali 5,7 % cukru a 88 % vody. Šťava bola recyklovaná z druhej odstredivky a vedená protiprúdovo systémom sít na prvú odstredivku v množstve 11-19 l/min (3 až 5 galónov/min). K šťave sa pridalo asi 250 mg/kg (ppm) repy oleja pôsobiaceho proti peneniu (ΚΑΒΟ 580), zatiaľ čo do druhej odstredivky sa pridávala horúca voda v množstve 4 1/min (1 galónov/min). Teplota šťavy bola upravená na 70 °C, nastavenie pH sa vykonalo pridaním roztoku hydroxidu sodného k macerácii, a pH konečnej šťavy bolo upravené podľa potreby. Konečná šťava z macerovanej repy mala 13,2 RDS (refractometric dry solids, t j. sušiny stanovenej refraktometricky) a pH bolo 6,4 (merané pri okolitej teplote). Zdanlivá čistota (Pol/Brixov) bola 82.6; konduktometrický popol bol 3,9 % a sfarbenie bolo 29 900 icu. Obsahovala 0,6 % vlákien.The stream of macerated beet fibers from the first centrifuge was fed to a 50 µm countercurrent system and finally to a second Mercone centrifuge equipped with a 250 µm screen. This second centrifuge centrifuged the fibers and ensured that the residual beet fibers contained 5.7% sugar and 88% water. The juice was recycled from the second centrifuge and passed through the sieve system to the first centrifuge at an amount of 11-19 l / min (3-5 gallons / min). About 250 mg / kg (ppm) of antifoam oil (ΚΑΒΟ 580) was added to the juice, while hot water was added to the second centrifuge at 4 L / min (1 gallon / min). The juice temperature was adjusted to 70 ° C, pH adjustment was made by adding sodium hydroxide solution for maceration, and the pH of the final juice was adjusted as needed. The final macerated beet juice had 13.2 RDS (refractometric dry solids) and the pH was 6.4 (measured at ambient temperature). The apparent purity (Pol / Brix) was 82.6; the conductometric ash was 3.9% and the color was 29,900 icu. It contained 0.6% fibers.
Príklad 6bExample 6b
Šťava z príkladu 6a, s teplotou 70 °C sa viedla do prvej ultraťiltrácie. Bol to membránový PCI modul o veľkosti 3,7 m (12') s trubicovými prvkami oddeľujúcimi na molekulové hmotnosti 200 000 daltonov a plochu povrchu 2,7 m2. Vstupný tlak bol v priemere 689 kPa (100 psi), výstupný tlak 434 kPa (63 psi), a rýchlosť prietoku bola 537 1/min. Prietok filtrátu bol 2,6 1/min (čo odpovedalo 60 1/m2. h). Filtrát mal 11,0 RDS, pH bolo 6,5, zdanlivá čistota bola 83,8, sfarbenie bolo 4705 icu, a konduktometrický popol bol 4,9%. Filtračný zvyšok mal 11,1 RDS, zdanlivá čistota bola 74,4, popola bolo 5,1% a sfarbenie bolo 60 800 icu. Podobná membrána v sérii diafiltrovala filtračný zvyšok s 1,0 1/min vody a dodala ďalších'1,9 1/min filtrátu s 8 RDS.The juice of Example 6a, at a temperature of 70 ° C, was led to a first ultrafiltration. It was a 3.7 m (12 ') membrane PCI module with tubular elements separating at 200,000 dalton molecular weights and a surface area of 2.7 m 2 . The inlet pressure was on average 100 psi, the outlet pressure was 63 psi, and the flow rate was 537 rpm. The filtrate flow rate was 2.6 L / min (corresponding to 60 L / m 2 h). The filtrate had 11.0 RDS, the pH was 6.5, the apparent purity was 83.8, the color was 4705 ic, and the conductivity ash was 4.9%. The filter residue was 11.1 RDS, the apparent purity was 74.4, the ash was 5.1%, and the color was 60,800 icu. A similar membrane in series diafiltered the filter residue with 1.0 L / min water and supplied an additional 1.9 L / min filtrate with 8 RDS.
Príklad 6cExample 6c
Filtrát z prvého ultrafiltračného systému bol dodávaný pri 70 °C do druhého ultrafiltračného systému, ktorý zahrňoval dve 10 cm (4) špirálové membrány Osmonics GN, odrezávajúce na molekulové hmotnosti 3500 daltonov, s plochou povrchu 12 m2. Priemerný vstupný tlak bol 448 k.Pa (65 psi), výstupný tlak bol 345 kPa (50 psi). Celkový prietok filtrátu bol priemerne 1,4 1/min, čo dávalo 7 l/m2.h. Filtrát bol 8,6 RDS; pH bolo 7,0; zdanlivá čistota bola 83,6; sfarbenie bolo 1666 icu a konduktometrický popol bol 4,9 % (5,4 % sulfatovaného popola). Filtračný zvyšok bol 14,2 RDS, zdanlivá čistota bola 83,3, konduktometrický popol bol 5 % a sfarbenie bolo 13 800 icu.The filtrate from the first ultrafiltration system was fed at 70 ° C to a second ultrafiltration system that comprised two 10 cm (4) Osmonics GN spiral membranes, cut off at a molecular weight of 3500 daltons, with a surface area of 12 m 2 . The average inlet pressure was 448 kPa (65 psi), the outlet pressure was 345 kPa (50 psi). The total filtrate flow rate was 1.4 l / min on average, giving 7 l / m 2 h. The filtrate was 8.6 RDS; pH was 7.0; the apparent purity was 83.6; the color was 1666 icu and the conductometric ash was 4.9% (5.4% sulfated ash). The filter residue was 14.2 RDS, the apparent purity was 83.3, the conductometric ash was 5% and the color was 13,800 icu.
Príklad 6dExample 6d
Filtrát z druhej ultrafiltračnej . membrány prechádzal cez katiónmeničovú živicu (Purolite C155S) v sodnej forme. Prietok bol 2,4 1/min a toto množstvo prechádzalo cez 90 litrov živice pri 1,6 objemoch lôžka/h a pri 70 °C. Produkt bol 7,1 RDS, pri pH 6,4, zdanlivá čistota bola 83,5; sfarbenie bolo 1505 icu, a konduktometrický popol bol 5,6% (5,2 % sulfatovaného popola). Iónové zloženie prúdu vstupov na živicu a výstupov bolo podľa tabuľky 9.The filtrate from the second ultrafiltration. membranes were passed through a cation exchange resin (Purolite C155S) in sodium form. The flow rate was 2.4 l / min and passed through 90 liters of resin at 1.6 bed volumes / h and at 70 ° C. The product was 7.1 RDS, at pH 6.4, the apparent purity was 83.5; the color was 1505 icu, and the conductometric ash was 5.6% (5.2% sulfated ash). The ionic composition of the resin inlet and outlet currents was according to Table 9.
Tabuľka 9Table 9
Príklad 6eExample 6e
Prúd živicového produktu bol upravený nanofiltráciou na trojstupňovej membráne Desal 5DL. Celkový povrch membrány bol 18 m2 a vstupný tlak bol 3013 kPa (450 psi) a teplota 65 °C. Bol nastrekovaný prúd 2,6 I min a tok filtrátu bol 1,0 I/min. Diafiltračná voda bola privádzaná medzi stupňami v množstve 0,3 1/min.The resin product stream was adjusted by nanofiltration on a Desal 5DL three-stage membrane. The total membrane surface was 18 m 2 and the inlet pressure was 450 psi and 65 ° C. A stream of 2.6 L was injected and the filtrate flow was 1.0 L / min. The diafiltration water was fed between the stages at 0.3 l / min.
Prúd filtračného zvyšku (produktu) bol 25,4 RDS, zdanlivá čistota bola 88,3, sfarbenie bolo 1154 icu a popol bol 2,9%. Filtrát bol 1,8 RDS, zdanlivá čistota bola 12,0, sfarbenie bolo 3083 a popol bol okolo 20 %.The filter residue (product) was 25.4 RDS, the apparent purity was 88.3, the color was 1154 icu and the ash was 2.9%. The filtrate was 1.8 RDS, the apparent purity was 12.0, the color was 3083, and the ash was about 20%.
U HPLC bolo zloženie prúdov (% vztiahnuté na sušinu):For HPLC, the composition of the streams (% based on dry weight) was:
Tabuľka 10Table 10
Príklad 6fExample 6f
Prúd produktu z nanofiltrácie bol odparený, aby sa získal sirup s 70,5 Brixov. Približne 1 ml/min roztoku hydrosiričitanu amónneho (ABS) bolo pridávané k nástreku šťavy do odparky. ABS bol 65% roztok so zriedením 1:1. Odparka bola APV jednotka s doskou a rámom a bola prevádzkovaná pri absolútnom tlaku 55 kPa (8 psia) a teplota sirupu bola 85 °C. Nastrekovaný bol prúd 1 1/min pri 25.4 brixov.The product stream from the nanofiltration was evaporated to give a syrup of 70.5 Brix. Approximately 1 ml / min of ammonium bisulfite (ABS) solution was added to the juice feed to the evaporator. ABS was a 65% solution with a 1: 1 dilution. The evaporator was an APV unit with plate and frame and was operated at an absolute pressure of 55 kPa (8 psia) and the syrup temperature was 85 ° C. A stream of 1 L / min at 25.4 brix was injected.
Kvapalina produkovaná odparkou sa nechala kryštalizovať za vákua, čím sa získal biely cukor so sfarbením 10,2 icu a s konduktometrickým popolom 0,009%. Kryštalizácia bola vykonávaná várkovým spôsobom v kryštalizátore obsahujúcom 50 litrov cukroviny. Kryštalizátor bola poloprevádzková jednotka vyrobená firmou Pignat z Genas, Francúzsko. Kryštalizačný tlak bol 67,7 kPa absolútnych (20 Hg), teplota bola 70 až 75 °C a kryštalizácia trvala 2 hodiny. Cukrovina vytvorená kryštalizáciou sa odstredila na odstredivke s 0,6 m (21) veľkým, perforovaným košom. Matečný sirup (separovaný pri odstreďovaní) mal zdanlivú čistotu 81,8 % a sfarbenie 2988 icu.The liquid produced by the evaporator was crystallized under vacuum to give a 10.2 g white sugar with 0.009% conductivity ash. Crystallization was carried out in a batch process in a crystallizer containing 50 liters of confectionery. The crystallizer was a pilot plant manufactured by Pignat from Genas, France. The crystallization pressure was 67.7 kPa absolute (20 Hg), the temperature was 70-75 ° C, and the crystallization lasted 2 hours. The sugar produced by crystallization was centrifuged on a centrifuge with a 0.6 m (2 L ) large, perforated basket. The mother syrup (separated by centrifugation) had an apparent purity of 81.8% and a coloring of 2988 ic.
Príklad 7 (alternatívna ionomeničová úprava)Example 7 (alternative ion exchange treatment)
Druhý ultrafiltračný stupeň UF2, podobný tomu, ktorý bol popísaný v príklade 6c vyššie, ale zahrňujúcu dva 10 cm (4) špirálové membránové moduly Osmonics GN (MWCO 3500 daltonov) a dva 10 cm (4) špirálové membránové moduly Osmonics GM (MWCOSecond UF2 ultrafiltration stage, similar to that described in Example 6c above, but including two 10 cm (4) Osmonics GN spiral membrane modules (MWCO 3500 daltons) and two 10 cm (4) Osmonics GM spiral membrane modules (MWCO
3000 daltonov), bol použitý k spracovaniu šťavy z prvého stupňa ultrafiltrácie. Táto šťava bola pôvodne vyrobená z macerovanej repy tak, ako je to popísané vyššie. Moduly pracovali pri vstupných tlakoch priemerne 1103 a 1724 kPa (160 a 250 psi) a dodávali celkom 2,5 1/min filtrátu (pH 6,5, RDS 9 a sfarbenie 1890 icu). Filtrát bol upravený katiónmeničovou živicou (Purolite PCR) v draselné forme pri 70 °C a 0,9 objemoch lôžka/h. Produkt mal pH 7,0, RDS3000 daltons) was used to process the juice from the first stage of ultrafiltration. This juice was originally made from macerated beets as described above. The modules operated at inlet pressures of 1103 and 1724 kPa (160 and 250 psi) on average and supplied a total of 2.5 L / min of filtrate (pH 6.5, RDS 9 and 1890 icu staining). The filtrate was treated with a cation exchange resin (Purolite PCR) in potassium form at 70 ° C and 0.9 bed volumes / h. The product had a pH of 7.0, RDS
8,9, čistotu 85,1 a sfarbenie 1959. Vstupné a výstupné zmesi boli nasledujúce (v % vztiahnuté na sušinu):8.9, purity 85.1 and coloring 1959. The inlet and outlet mixtures were as follows (% by dry weight):
Tabuľka 11Table 11
Príklad 8 (elektrodialýza)Example 8 (electrodialysis)
Produkt z iónomeničovej živice v draselnej forme v príklade 7 bol upravený nanofiltráciou (vykonávanou ako v príklade 6e vyššie). Produkt (filtračný zvyšok) mal R.DS 23, čistotu 89,5 % (pomocou HPLC), 4,5 % ako sulfatovaný popol a sfarbenie 1800 icu. Bol upravený elektrodialýzou v rad 40 katiónových a aniónových membránových dvojíc, pričom každá dvojica mala povrch membrány 0,1 m2. Používané membrány boli vyrobené firmou Tokuyama Corp. z Japonska, aniónová membrána bola typu A£506sb, a katiónová membrána bola typu CMXsb. Tento rad pracoval pri 45 až 55 °C, napätí 18 až 30 V a intenzite prúdu 2 až 3 A. Anolytové a katolytové systémy obsahovali zriedenú amidosulfónovú kyselinu (vodivosť 20 mS/cm), ktorá cirkulovala radom pri 3 g/m (11 1/min). Upravovaný prúd cirkuloval pri 8 až 10 g/m (30 až 38 1/min) a pretekal celým systémom pri 1 1/min. Koncentrujúci sa prúd bol 0,5 % roztok chloridu sodného. Elektrodialýzovaný prúd produktu bol pri 94,4 % čistoty (u HPLC) a mal 2,2 % sulfatovaného popola (vypočítané z katiónového zloženia tak, ako je to znázornené nižšie, kde je iónové zloženie prúdov nástreku a produktu vyjadrené ako % iónov na sušinu.The product from the ion exchange resin in potassium form in Example 7 was treated by nanofiltration (performed as in Example 6e above). The product (filter residue) had an R.DS of 23, a purity of 89.5% (by HPLC), 4.5% as sulfated ash and a coloring of 1800 icu. It was electrodialysed in a series of 40 cationic and anionic membrane pairs, each pair having a membrane surface of 0.1 m 2 . The membranes used were manufactured by Tokuyama Corp. from Japan, the anionic membrane was of type A £ 506sb, and the cationic membrane was of type CMXsb. The series was operated at 45-55 ° C, a voltage of 18-30 V, and a current intensity of 2-3 A. The anolyte and catholyte systems contained diluted amidosulfonic acid (conductivity 20 mS / cm) that circulated through the series at 3 g / m (11 L) / min). The treated stream was circulated at 8 to 10 g / m (30 to 38 rpm) and flowed through the system at 1 l / min. The concentrated stream was 0.5% sodium chloride solution. The electrodialysis product stream was at 94.4% purity (by HPLC) and had 2.2% sulfated ash (calculated from the cationic composition as shown below, where the ionic composition of the feed and product streams is expressed as% ions per dry weight).
Tabuľka 12Table 12
Produkt z experimentu bol odparený a kryštalizoval na biely cukor ako v príklade 6f. Pri odparovaní (v prítomnosti hydrosiričitanu amónneho tak, aby to postačovalo k vytvoreniu 280 ppm zvyškového SO) mal produkt RDS 70 a sfarbenie 1700 icu. Kryštalizácia za vákua dávala biely cukor so sfarbením 17 icu a konduktometrickým popolom 0,007 %. Matečný sirup (oddelený odstredením) mal zdanlivú Čistotu 84 % a sfarbenie 4560 icu.The product from the experiment was evaporated and crystallized to a white sugar as in Example 6f. Upon evaporation (in the presence of ammonium bisulfite such that it was sufficient to produce 280 ppm residual SO), the product had an RDS of 70 and a coloration of 1700 icu. Crystallization under vacuum gave a white sugar with a coloring of 17 ic and a conductometric ash of 0.007%. The mother syrup (separated by centrifugation) had an apparent purity of 84% and a coloring of 4560 ic.
Príklad 9Example 9
Šťava zo systému macerácie repy popísaného v príklade 6a bola filtrovaná vo špirálovej ultrafiltračnej membráne. Najprv sa vykonala predbežná filtrácia cez rukávový filter 200 μιη, aby sa odstránili vlákna, ktoré prešli cez sito odstredivky. Použitá membrána bola špirálová membrána 10 cm (4 inch) Osmonics J Y s plochou membrány 4,8 m2 a oddeľujúci výrez na molekulové hmotnosti 100 000 daltonov. Teplota šťavy bola 60 °C (140 °F) a vstupné a výstupné tlaky boli 345 a 207 kPa (50 psi a 30 psi). Nástrek bol 3,6 1/min a tok filtrátu a filtračného zvyšku bol v obidvoch prípadoch 1,8 1/min pri KDS 13 a 14,2, čo dávalo prietok 22,5 l/m .h pri koncentračnom faktore x 2. Sfarbenie nástreku bolo 1232 icu a sfarbenie filtrátu bolo 6475 icu. Táto šťava sa dá ďalej spracovávať na biely cukor pomocou krokov 6c, 6d, 6e, a 6f.The juice from the beet maceration system described in Example 6a was filtered in a spiral ultrafiltration membrane. Initially, pre-filtration was performed through a 200 µm bag filter to remove fibers that passed through the centrifuge screen. The membrane used was a 10 cm (4 inch) Osmonics JY spiral membrane with a membrane area of 4.8 m 2 and a cut-out to a molecular weight of 100,000 daltons. The juice temperature was 60 ° C (140 ° F) and the inlet and outlet pressures were 345 and 207 kPa (50 psi and 30 psi). The feed rate was 3.6 l / min and the filtrate and filter residue flow was both 1.8 l / min at KDS 13 and 14.2 in both cases, giving a flow rate of 22.5 l / m.h at a concentration factor of 2. Coloring the feed rate was 1232 icu and the filtrate color was 6475 icu. This juice can be further processed to white sugar by steps 6c, 6d, 6e, and 6f.
Príklad 10Example 10
Šťava obsahujúca zmes matečného lúhu z kryštalizácie bieleho cukru a filtračný zvyšok z druhej ultrafiltrácie sa odparila na 60 KDS a prechádzala v množstve 0,9 1/h cez simulovaný separačný systém s pohyblivým lôžkom, ktorý obsahoval 5,8 litrov živice rozdelených medzi 10 buniek. Voda sa pridávala v množstve 4 litrov za hodinu a systém pracoval pri teplote 70 °C. Zo systému sa dali zbierať tri frakcie, ktoré obsahovali väčšinu organických látok, väčšinu sacharózy a väčšinu rafinózy a iných organických materiálov.The juice containing the mixture of mother liquor from the crystallization of white sugar and the filter residue from the second ultrafiltration was evaporated to 60 KDS and passed at 0.9 L / h through a simulated moving bed separation system containing 5.8 liters of resin distributed between 10 cells. Water was added at 4 liters per hour and the system was operated at 70 ° C. Three fractions could be collected from the system, containing most of the organic matter, most of sucrose and most of raffinose and other organic materials.
·> >·>>
J JJ J
Typické vlastnosti každej z týchto frakcií sú uvedené nižšie v tabuľke 13. (Organické frakcie predstavujú množstvo materiálu vypočítané z rozdielu analytických výsledkov).The typical properties of each of these fractions are shown below in Table 13. (Organic fractions represent the amount of material calculated from the difference in the analytical results).
Tabuľka 13Table 13
Získaná sacharózová frakcia môže mať čistotu 96 % a znamenať získavanie 92,5 % vstupujúcej sacharózyThe sucrose fraction obtained may have a purity of 96% and entail the recovery of 92.5% of the input sucrose
Príklad 11Example 11
450 g matečného sirupu z prvej kryštalizácie bieleho cukru (so 75 RDS, a obsahujúci450 g mother syrup from the first crystallization of white sugar (with 75 RDS, and containing
2,3 % rafinózy ako sušiny) bolo zriedené na 30 RDS vodou. Hodnota pH bola nastavená na 5,0 pridaním zriedenej kyseliny sírovej a teplota roztoku bola uvedená na 50 °C. Pridalo sa2.3% raffinose (dry matter) was diluted to 30 RDS with water. The pH was adjusted to 5.0 by addition of dilute sulfuric acid and the temperature of the solution was brought to 50 ° C. Added
2,5 x 107 jednotiek pelet α-galaktosidázového enzýmu (12,2 g) a roztok sa zmiešal pri 50 °C po dobu 2 h. Výsledná šťava obsahovala 0,7 % rafinózy na pevné látky.2.5 x 10 7 α-galactosidase enzyme pellet units (12.2 g) and the solution was mixed at 50 ° C for 2 h. The resulting juice contained 0.7% raffinose on solids.
Príklad 12Example 12
Matečný sirup z kryštalizácie prvej várky bieleho cukru (sfarbenie 3147 icu pri 83,1 % zdanlivej čistoty) bol kryštalizovaný za vákua tak,' aby sa obdržala druhá várka bieleho cukru so sfarbením 20 icu a konduktometrickým popolom 0,01 %. Kryštalizácia sa vykonávala vo várkach v kryštalizátore obsahujúcom 50 litrov cukroviny. Kryštalizátor bola poloprevádzková jednotka vyrobená firmou Pignat z Genas vo Francúzsku. Kryštalizačný tlak a teplota boli 67,7 kPa abs. (20 Hg abs.) a 70 až 75 °C a kryštalizácia trvala okolo 2 h. Cukrovina vytvorená kryštalizáciou bola odstredená na odstredivke s košom 0,6 m (21) s použitím perforovaného koša. Matečný sirup (oddelený odstreďovaním) mal zdanlivú čistotu 81,1 % a sfarbenie 41 55 icu.The mother liquor of crystallization of the first batch of white sugar (color 3147 icu at 83.1% apparent purity) was crystallized under vacuum to give a second batch of white sugar with 20 icu color and 0.01% conductivity ash. Crystallization was carried out in batches in a crystallizer containing 50 liters of confectionery. The crystallizer was a pilot plant manufactured by Pignat of Genas in France. The crystallization pressure and temperature were 67.7 kPa abs. (20 Hg abs.) And 70-75 ° C and crystallization lasted about 2 h. The sugar produced by crystallization was centrifuged on a centrifuge with a 0.6 m (2 L ) basket using a perforated basket. The mother syrup (separated by centrifugation) had an apparent purity of 81.1% and a coloring of 41.5%.
Príklad 13a .Example 13a.
Repná šťava z továrenského difuzéru (sfarbenie 4200 icu) sa viedla do prvej odstredivky (so sitom 150 pm) aby sa odstránili zvyškové vlákna, a ohriala sa na 70 °C. Vykonávalo sa intenzívne vzdušnenie, cedenie cez sito (50 pm) a hydroxidom sodným sa upravila pH na hodnotu 8,0. Výsledná šťava mala 17,5 RDS, zdanlivá čistota bola 85,1, sfarbenie bolo 16 400 a konduktometrický popol bol 5,3. Obsahovala 0,09 % vlákien.Beet juice from the factory diffuser (4200 icu color) was fed to the first centrifuge (with a 150 µm sieve) to remove residual fibers, and heated to 70 ° C. Intensive aeration was performed, sieving through a sieve (50 µm) and adjusting the pH to 8.0 with sodium hydroxide. The resulting juice had 17.5 RDS, an apparent purity of 85.1, a coloring of 16,400 and a conductometric ash of 5.3. It contained 0.09% fibers.
Šťava sa pri 73 °C viedla do prvej ultrafiltrácie v zariadení Osmonics PW s membránovým modulom s priemerom 10 cm (4) so špirálovými prvkami majúcimi molekulovú hmotnosť odrezávanú na 10 000 až 15 000 daltonov a plochou povrchu 4,3 m2. Priemerný vstupný tlak bol 455 kPa (66 psi), výstupný 310 kPa (45 psi) a priečny prietok bol 193 1/min. Prietok filtrátu bol 1,9 1/min (čo odpovedalo 26 1/m2.h). Filtrát bol 15,5 RDS, zdanlivá čistota bola 85,6, sfarbenie bolo 6697 icu a popol bol 5,3 %. Filtračný zvyšok bolThe juice was led to a first ultrafiltration at 73 ° C in an Osmonics PW with a 10 cm diaphragm module (4) with spiral elements having a molecular weight cut to 10,000-15,000 daltons and a surface area of 4.3 m 2 . The average inlet pressure was 455 kPa (66 psi), the outlet pressure was 310 kPa (45 psi), and the cross-flow was 193 l / min. The filtrate flow rate was 1.9 l / min (corresponding to 26 l / m 2 .h). The filtrate was 15.5 RDS, the apparent purity was 85.6, the color was 6697 icu and the ash was 5.3%. The filter residue was
12,5 RDS a zdanlivá čistota bola 83,4. Diafiltrácia filtračného zvyšku s použitím trubicovej membrány PCI s parametrami rezu na molekulové hmotnosti 20 000 daltonov vytvorilo ďalších 1,6 1/min filtrátu na 7 RDS. Filtráty boli zmiešané.12.5 RDS and apparent purity was 83.4. Diafiltration of the filter residue using a PCI tubular membrane with cut parameters at 20,000 daltons produced an additional 1.6 L / min of filtrate per 7 RDS. The filtrates were mixed.
Príklad 13bExample 13b
Kombinované filtráty z prvého ultraiiltračného systému sa viedli na 65 °C do druhého ultrafiltračného systému s použitím dvoch 10 cm (4) membránových špirálových modulov typu Osmonics GK a dvoch typov Osmonics GE. Tieto membrány majú odrezávané molekulové hmotnosti na 2000 daltonov a 1000 daltonov. Systém sa prevádzkoval na vstupných tlakoch v priemere 1724 kPa (250 psi) a dodával celkom 2,2 1/min filtrátu (13,5 RDS, zdanlivá čistota bola 85,0, konduktometrický popol bol 6,5 % a sfarbenie bolo 3297 icu). Filtračný zvyšok bol 21,4 RDS a zdanlivá čistota bola 83,8. Celková plocha membrány bola 24 m2 a priemerná rýchlosť prietoku bola 5,5 1/m2'hod.The combined filtrates from the first ultrafiltration system were routed at 65 ° C to the second ultrafiltration system using two 10 cm (4) Osmonics GK membrane spiral modules and two Osmonics GE types. These membranes have molecular weights cut at 2000 daltons and 1000 daltons. The system was operated at an inlet pressure of 1724 kPa (250 psi) on average and delivered a total of 2.2 L / min of filtrate (13.5 RDS, apparent purity was 85.0, conductometric ash was 6.5% and color was 3297 icu) . The filter residue was 21.4 RDS and the apparent purity was 83.8. The total membrane area was 24 m 2 and the average flow rate was 5.5 l / m 2 'hr.
35a35a
Príklad 13cExample 13c
Filtrát z druhého ultrafiltračného membránového systému bol spracovaný nanofiltráciou s 2 stupňami membrán s priemerom 10 cm (2) typu Desal DS5 Celkový povrch membrány bol 12 m2, vstupný tlak bol 3103 kPa (450 psi) a teplota bola 66 °C (150 °F). Prietok nástreku bol 0,75 g (2,5 l/min) a prietok filtračného zvyšku bol 0,3 g (1 l/min).The filtrate from the second ultrafiltration membrane system was treated with Desal DS5 type 2 10 cm (2) membrane nanofiltration. The total membrane surface was 12 m 2 , the inlet pressure was 3103 kPa (450 psi) and the temperature was 66 ° C (150 ° F) ). The feed rate was 0.75 g (2.5 L / min) and the filter residue was 0.3 g (1 L / min).
Matečný sirup (oddelený odstredenim) mal zdanlivú čistotu 80,3 % a sfarbenie bolo 5380 icu.The mother syrup (separated by centrifugation) had an apparent purity of 80.3% and the coloration was 5380 icu.
Voda z diafiltrácie bola privádzaná do druhého stupňa v množstve 10,4 1/h (2,75 galónov/h). Prúd filtračného zvyšku (produktu) mal RDS 24,9. zdanlivú čistotu 90.6 (90,8 % HPLC), sfarbenie 2802 icu a konduktometrický popol 4,2 %. Filtrát mal RDS 5,2 a zdanlivú čistotu 38,3.The diafiltration water was fed to the second stage at 10.4 l / h (2.75 gallons / h). The filter residue (product) stream had an RDS of 24.9. an apparent purity of 90.6 (90.8% HPLC), a 2802 icu color, and a conductivity ash of 4.2%. The filtrate had an RDS of 5.2 and an apparent purity of 38.3.
Príklad I3dExample I3d
Filtrační zvyšok z nanofiltrácie z príkladu 13c bol upravený elektrodialýzou v rad obsahujúci 40 katiónových a aniónových membránových dvojíc, pričom každý pár mal plochu membránového povrchu 0,1 m2. Rad sa prevádzkoval na teplote 45 až 55 °C s napätím 18 až 30 V a intenzitou prúdu 2 až 3 A. Anolytové a katolytové systémy obsahovali zriedenú kyselinu amidosulfónovú (s vodivosťou 20 mS/cm), ktorá cirkulovala cez rad membrán s prietokom 11 l/min (3 galónov/min). Prúd, ktorý sa upravoval, cirkuloval v prietokovom množstve 30 l/min (8 galónov/min) a zariadenie bolo prevádzkované vo várkovom režime. Rad membrán bol prevádzkovaný pri teplote 40 až 50 °C pri napätí 12 až 23 V a intenzite prúdu 3 A. Zloženie iónových zmesí na vstupe a u produktu bolo nasledujúce:The nanofiltration residue of Example 13c was treated by electrodialysis in a series containing 40 cationic and anionic membrane pairs, each pair having a membrane surface area of 0.1 m 2 . The series was operated at a temperature of 45 to 55 ° C with a voltage of 18 to 30 V and a current intensity of 2 to 3 A. The anolyte and catholyte systems contained diluted amidosulfonic acid (with a conductivity of 20 mS / cm) that circulated through a series of membranes / min (3 gallons / min). The stream to be treated was circulated at a flow rate of 30 l / min (8 gallons / min) and the apparatus was operated in batch mode. A series of membranes was operated at a temperature of 40 to 50 ° C at a voltage of 12 to 23 V and a current intensity of 3 A. The composition of the ionic mixtures at the inlet and for the product was as follows:
Tabuľka 14Table 14
Produkt mal čistotu 92,5 % (podľa FfPLC)The product had a purity of 92.5% (according to FfPLC)
35b35b
Príklad 13eExample 13e
Produkt z elektrodialýzy (po pridaní 900 ppm SO2 ako roztok hydrosiričitanu amónneho) bol odparený tak, aby dal sirup majúci 69 Brix (sfarbenie 3060 icu). Odparka bola jednočinná APV dosková a rámová jednotka a bola prevádzkovaná pri tlaku 55 kPa abs. (8 psia) a teplota sirupu bola 85 °C. Nástrek do odparky bol 1 liter/min pri 24 Brix.The electrodialysis product (after addition of 900 ppm SO 2 as ammonium bisulfite solution) was evaporated to give a syrup having 69 Brix (3060 icu color). The evaporator was a single acting APV board and frame unit and was operated at a pressure of 55 kPa abs. (8 psia) and syrup temperature was 85 ° C. The evaporator feed was 1 liter / min at 24 Brix.
Odparený sirup kryštalizoval za vákua a bol získaný biely cukor so sfarbením 17,3 icu a konduktometrickým popolom 0,007 %. Kryštalizácia bola vykonávaná vo várkovom režime v kryštalizátore obsahujúcom 50 I cukroviny. Kryštalizátor bola poloprevádzková jednotka vyrobená firmou Pignat z Genas, Francúzsko. Kryštalizačný tlak bol 68 kPa abs. (20 Hg) a teplota bola 70 až 75 °C a kryštalizácia trvala 2 hodiny. Cukrovina vytvorená kryštalizáciou bola odstredená na odstredivke s perforovaným košom o priemere 0,6m (2').The evaporated syrup crystallized under vacuum to give a white sugar having a coloration of 17.3% and a conductivity ash of 0.007%. Crystallization was carried out in batch mode in a crystallizer containing 50 L of confectionery. The crystallizer was a pilot plant manufactured by Pignat from Genas, France. The crystallization pressure was 68 kPa abs. (20 Hg) and the temperature was 70-75 ° C and crystallization lasted 2 hours. The sugar produced by crystallization was centrifuged on a perforated basket centrifuge with a diameter of 0.6 m (2 ').
Príklad 13fExample 13f
Matečný sirup vyrobený spôsobmi podľa príkladu 13e bol ďalej kryštalizovaný v kryštalizátore Pignat pri 68 kPa (20 Hg) absol. a 70 až 75 °C po dobu 3 hodín. Cukrovina bola odstredená na odstredivke s košom 0,6 m ( 2') a získal sa druhý cukor so sfarbením 40 icu a popolom 0,019.The mother syrup produced by the methods of Example 13e was further crystallized in a Pignat crystallizer at 68 kPa (20 Hg) absolute. and 70-75 ° C for 3 hours. The confection was centrifuged in a 0.6 m (2 ') centrifuge and a second sugar was obtained with a coloring of 40 ic and an ash of 0.019.
Príklad 14aExample 14a
Množstvo 208 litrov (55 galónov) čerstvej repnej šťavy z difúzéra pri 16,5 Brixov a sfarbenie 3850 icu sa upravilo na hodnotu pH 8 pomocou roztoku hydroxidu sodného Pridalo sa 2,2 litrov 3 % (v/v) peroxidu vodíka (0,03 % na šťavu alebo 0,19% na pevné látky). Šťava sa ohriala na 80 °C na dobu 60 min, v priebehu ktorej sa sfarbenie zvýšilo na 14 000 icu. Ultrafiltrácia cez trubicovú membránu PCI odrezávajúcu na molekulové hmotnosti 4000 daltonov, ktorá pracuje pri tlaku 2068 kPa (300 psi), dala filtrát so sfarbením 2100 icu a filtračný zvyšok so sfarbením 50 000 icu.An amount of 208 liters (55 gallons) of fresh beet juice from the diffuser at 16.5 Brix and a color of 3850 icu was adjusted to pH 8 with sodium hydroxide solution. 2.2 liters of 3% (v / v) hydrogen peroxide (0.03) were added. % for juice or 0.19% for solids). The juice was heated to 80 ° C for 60 min, during which time the coloration increased to 14,000 icu. Ultrafiltration through a PCI tubular membrane cut at 4000 daltons, operating at 300 psi (2068 kPa) gave a 2100 icu filtrate and a 50,000 icu filter residue.
Filtrát bol odparený a vykryštalizovaný za vákua v zariadení a za podmienok podobných tým, ktoré sú v príklade 13e. V priebehu tohoto odparovania sa vytvorilo sfarbenie a získala sa kryštalizačná cukrovina so sfarbením 4450 icu. Odstreďovanie a pranie dalo kryštály so sfarbením 46 icu. V ďalšom experimente sa ku kryštalizácii pridalo 200 mg/kg (ppm) SO2, čím sa získali kryštály so sfarbením 34 icu z cukroviriy so sfarbením 3950 icu.The filtrate was evaporated and crystallized under vacuum in an apparatus and under conditions similar to those of Example 13e. During this evaporation, a color was formed and a crystallization sugar having a coloration of 4450 icu was obtained. Spin and wash gave crystals with a coloring of 46 ic. In another experiment, 200 mg / kg (ppm) of SO 2 was added to the crystallization to give crystals of 34 icu color from 3950 icu sugar confectionery.
Príklad 14bExample 14b
Práca podľa príkladu 14a sa zopakovala, ale na oxidácii sa nastrekovala šťava z repného difuzéra, ktorá sa ohrieval a prevzdušňovala tak, ako je to popísané v príklade I3a. Sfarbenie nástreku bolo 12 123 icu. Úprava peroxidom ho zvýšila na 14 473 icu a ultrafiltrácia dala filtrát na 2707 icu.The work of Example 14a was repeated, but the oxidation was sprayed with beet juice diffuser, which was heated and aerated as described in Example I3a. The color of the feed was 12,123 icu. Peroxide treatment increased it to 14 473 icu and ultrafiltration gave the filtrate at 2707 icu.
Príklad 15Example 15
Šťava zahrňujúca zmes matečného lúhu z kryštalizácie bieleho cukru a filtračný zvyšok z druhej ultrafiltrácie sa môže odparovať na 60 RDS a prechádzať rýchlosťou 1,0 1/h cez separačný systém so simulovaným pohyblivým lôžkom, obsahujúcim 5,81 živice distribuovanej cez desať buniek. Voda sa môže nastrekovať rýchlosťou 4 1/h a systém sa môže prevádzkovať na teplote 70 °C. Zo systému sa zbierali tri frakcie, ktoré obsahovali v uvedenom poradí väčšinu organických látok, väčšinu sacharózy a väčšinu rafinózy a ďalšie organické materiály. Typické vlastnosti každej z týchto frakcií sú uvedené v tabuľke 15 nižšie. (Organické látky predstavuje množstvo materiálu vypočítané z rozdielu oproti analytickým výsledkom.The juice comprising the mixture of mother liquor from the crystallization of white sugar and the filter residue from the second ultrafiltration can be evaporated to 60 RDS and passed at 1.0 L / h through a simulated moving bed separation system containing 5.81 resins distributed over ten cells. Water can be sprayed at 4 L / h and the system can be operated at 70 ° C. Three fractions were collected from the system and contained most of the organic matter, most of sucrose and most of raffinose, and other organic materials, respectively. The typical properties of each of these fractions are shown in Table 15 below. (Organic matter represents the amount of material calculated from the difference from the analytical results.
Tabuľka 15Table 15
Získaná sacharózová frakcia má spravidla čistotu 96,5 a predstavuje získanie 90,5 % vstupujúcej sacharózy.The sucrose fraction obtained generally has a purity of 96.5 and represents the recovery of 90.5% of the input sucrose.
Príklad 16Example 16
Množstvo 500 g matečného lúhu z prvej kryštalizácie bieleho cukru (sa 75 ROS a obsahujúcu 2,6 % rafinózy, vztiahnuté na sušinu) sa zriedilo na 30 RDS vodou. Hodnota pH sa upravila na 5,0 pridaním zriedenej kyseliny sírovej a teplota roztoku sa upravila na 50 °C. Pridalo sa 2,5 x 107 jednotiek peletizovaného α-galaktosidázového enzýmu (12,2 g) a roztok sa miešal pri 50 °C po dobu 2 h. Výsledná šťava bola analyzovaná a zistilo sa, že obsahuje 0,9 % rafinózy vztiahnuté na pevné látky.An amount of 500 g of mother liquor from the first crystallization of white sugar (with 75 ROS and containing 2.6% raffinose, based on dry matter) was diluted to 30 RDS with water. The pH was adjusted to 5.0 by addition of dilute sulfuric acid and the temperature of the solution was adjusted to 50 ° C. 2.5 x 10 7 units of pelletized α-galactosidase enzyme (12.2 g) were added and the solution was stirred at 50 ° C for 2 h. The resulting juice was analyzed and found to contain 0.9% raffinose based on solids.
Príklad 17Example 17
Matečný sirup z kryštalizácie prvej várky bieleho cukru (sfarbenie 4094 icu pri 80,8 % zdanlivej čistoty) bol kryštalizovaný za vákua, aby sa získala druhá várka bieleho cukru so sfarbením 28 icu a konduktometrickým popolom 0,024 %. Kryštalizácia sa vykonávala várkovým režimom v kryštalizátore, ktorý obsahoval 50 I cukroviny. Kryštalizátor bola pilotná jednotka, vyrobená firmou Pignat z Genas vo Francúzsku. Kryštalizačný tlak bol 68 kPa (20 Hg) absol., teplota bola 70 až 75 °C, a kryštalizácia trvala okolo 2 hodín. Cukrovina vytvorená pri kryštalizácii sa odstredila na odstredivke s košom o priemere 0,6 m (2'), pričom sa použil perforovaný kôš. Matečný sirup (oddelený odstredivkou) mal zdanlivú čistotu 77,4 % a sfarbenie 5807 icu.The mother liquor from the first batch of white sugar crystallization (4094 icu color at 80.8% apparent purity) was crystallized under vacuum to obtain a second white sugar batch with 28 ic coloration and conductivity ash of 0.024%. Crystallization was carried out in a batch mode in a crystallizer containing 50 L of confectionery. The crystallizer was a pilot unit manufactured by Pignat of Genas in France. The crystallization pressure was 68 kPa (20 Hg) absolute, the temperature was 70-75 ° C, and the crystallization lasted about 2 hours. The sugar produced by crystallization was centrifuged on a centrifuge with a basket of 0.6 m (2 ') diameter using a perforated basket. The mother syrup (separated by centrifuge) had an apparent purity of 77.4% and a coloring of 5807 ic.
Vyššie uvedený popis špecifických uskutočnení predmetného vynálezu nie je myslený ako úplný zoznam každého možného uskutočnenia vynálezu. Odborníci v tomto odbore si budú vedomí toho, že sa dajú vykonať úpravy tu popísaných konkrétnych uskutočnení, ktoré napriek tomu budú v rámci predmetného vynálezu.The above description of specific embodiments of the present invention is not intended to be a complete list of each possible embodiment of the invention. Those skilled in the art will appreciate that modifications may be made to the specific embodiments described herein, yet within the scope of the present invention.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
V cukrovarníckom priemysle pri výrobe cukru.In the sugar industry in the production of sugar.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/376,026 US6387186B1 (en) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | Process for production of purified beet juice for sugar manufacture |
US09/618,416 US6406547B1 (en) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Sugar beet membrane filtration process |
US09/618,831 US6440222B1 (en) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Sugar beet membrane filtration process |
PCT/US2000/022301 WO2001014594A2 (en) | 1999-08-19 | 2000-08-15 | Sugar beet membrane filtration process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK3772002A3 true SK3772002A3 (en) | 2002-11-06 |
Family
ID=27409274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK377-2002A SK3772002A3 (en) | 1999-08-19 | 2000-08-15 | Sugar beet membrane filtration process |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (3) | EP1204767B1 (en) |
AT (1) | ATE358187T1 (en) |
AU (1) | AU6906300A (en) |
CZ (1) | CZ2002570A3 (en) |
DE (1) | DE60034127T2 (en) |
HU (1) | HUP0204353A3 (en) |
PL (1) | PL353772A1 (en) |
SK (1) | SK3772002A3 (en) |
WO (1) | WO2001014594A2 (en) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60224680T2 (en) * | 2001-08-24 | 2009-01-15 | Danisco Sugar A/S | METHOD FOR PRODUCING WHITE AND BROWN SUGAR BEETS FROM SUGAR BEETS |
WO2003089673A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-30 | Co2 Solutions, Llc | A system to produce sugar from plant materials |
FR2838751B1 (en) * | 2002-04-17 | 2007-03-09 | Applexion Ste Nouvelle De Rech | PROCESS AND PLANT FOR MANUFACTURING REFINED SUGAR FROM SUGAR JUICE |
FI20021251A0 (en) * | 2002-06-26 | 2002-06-26 | Finnfeeds Finland Oy | Method for the recovery of betaine |
GB2408262B (en) * | 2003-11-24 | 2007-09-12 | British Sugar Plc | A method of preparation of L-arabinose |
GB2433518A (en) | 2005-12-21 | 2007-06-27 | Danisco | Process for the recovery of sucrose and non-sucrose materials |
FI20065363A0 (en) * | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Danisco Sweeteners Oy | Difference method |
FR2928817B1 (en) | 2008-03-19 | 2010-12-17 | Ecopsi | PROCESS AND UNIT FOR PRODUCING BEETS AND JUICE SUGAR FROM BEETS |
CN103237902A (en) * | 2010-08-13 | 2013-08-07 | Rdm企业股份有限公司 | Method and composition for reducing the color of sugar |
UA112671C2 (en) * | 2011-12-23 | 2016-10-10 | Нестек С.А. | METHOD OF OBTAINING TASTE AND AROMATIC COMPOSITION WITH TASTE AND Aroma OF MIND |
US9487840B2 (en) * | 2013-09-16 | 2016-11-08 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes and apparatus for refining sugarcane to produce sugars, biofuels, and/or biochemicals |
CN105154591B (en) * | 2015-08-13 | 2018-11-20 | 开远滇蔗园科技有限公司 | A kind of production method of natural sugarcane juice brown sugar powder |
RU2619309C2 (en) * | 2015-10-19 | 2017-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет" (ФГБОУ ВО "МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ)") | Method of crystalline white sugar production |
CN111269181B (en) * | 2019-12-31 | 2023-09-19 | 江苏久吾高科技股份有限公司 | Method and device for purifying sinomenine hydrochloride |
US20230270108A1 (en) * | 2020-07-31 | 2023-08-31 | Hydrite Chemical Co. | Method for Controlling Microbial Growth in Sugar Processing |
CN116600656A (en) * | 2020-11-30 | 2023-08-15 | 新东日本制糖株式会社 | Process for producing raw material sugar and refined sugar |
CN115260335B (en) * | 2022-09-28 | 2023-01-03 | 中国农业大学 | Method and system for simultaneously extracting rosa roxburghii polysaccharide, rosa roxburghii polyphenol, rosa roxburghii SOD and Vc from rosa roxburghii residues |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB477312A (en) * | 1935-05-07 | 1937-12-23 | Jose Antich | Improvements in or relating to the treatment of carob beans (ceratonia siliqua l) and similar plants |
GB1361674A (en) * | 1971-04-23 | 1974-07-30 | Danske Sukkerfab | Process for the purification and clarification of sugar juices |
GB1428790A (en) * | 1973-09-28 | 1976-03-17 | Tate & Lyle Ltd | Production of cane sugar |
US4057437A (en) * | 1976-06-09 | 1977-11-08 | Sparkler Mfg. Co. | Continuous belt filter and filtration method |
SE441932B (en) * | 1981-01-14 | 1985-11-18 | Danske Sukkerfab | PROCEDURE FOR PURIFICATION OF SUGAR SOFT PREPARED BY EXTRACTION OF SUGAR BEETS |
NL8301786A (en) * | 1983-05-19 | 1984-12-17 | Suiker Unie | PROCESS FOR THE EXTRACTION OF DISACCHARIDES FROM TUBULAR CONTAINING DISACCHARIDES, USING AN EXTRACTION WITH UNHEATED WATER. |
AU635352B2 (en) * | 1990-11-09 | 1993-03-18 | Applied Membrane Systems Pty Ltd | A method and apparatus for fractionation of sugar containing solution |
US5281279A (en) * | 1991-11-04 | 1994-01-25 | Gil Enrique G | Process for producing refined sugar from raw juices |
US5554227A (en) * | 1993-11-12 | 1996-09-10 | Societe Nouvelle De Recherches Et D'applications Industrielles D'echangeurs D'ions Applexion | Process of manufacturing crystal sugar from an aqueous sugar juice such as cane juice or sugar beet juice |
US5468300A (en) * | 1994-04-07 | 1995-11-21 | International Food Processing Incorporated | Process for producing refined sugar directly from sugarcane |
EP0770147A4 (en) * | 1994-08-03 | 2000-04-19 | Int Food Processing Inc | Process for producing refined sugar |
US5759283A (en) * | 1996-05-14 | 1998-06-02 | The Western Sugar Company | Method for processing sugar beets to produce a purified beet juice product |
-
2000
- 2000-08-15 SK SK377-2002A patent/SK3772002A3/en not_active Application Discontinuation
- 2000-08-15 EP EP00957444A patent/EP1204767B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-15 PL PL00353772A patent/PL353772A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-08-15 AT AT00957444T patent/ATE358187T1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-08-15 WO PCT/US2000/022301 patent/WO2001014594A2/en active IP Right Grant
- 2000-08-15 DE DE60034127T patent/DE60034127T2/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-15 HU HU0204353A patent/HUP0204353A3/en unknown
- 2000-08-15 EP EP07003542A patent/EP1788100A2/en not_active Withdrawn
- 2000-08-15 CZ CZ2002570A patent/CZ2002570A3/en unknown
- 2000-08-15 AU AU69063/00A patent/AU6906300A/en not_active Abandoned
- 2000-08-15 EP EP07003541A patent/EP1788099A2/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUP0204353A3 (en) | 2004-12-28 |
PL353772A1 (en) | 2003-12-01 |
AU6906300A (en) | 2001-03-19 |
EP1788100A2 (en) | 2007-05-23 |
EP1788099A2 (en) | 2007-05-23 |
ATE358187T1 (en) | 2007-04-15 |
DE60034127T2 (en) | 2007-12-06 |
WO2001014594A3 (en) | 2001-12-06 |
CZ2002570A3 (en) | 2002-11-13 |
DE60034127D1 (en) | 2007-05-10 |
HUP0204353A2 (en) | 2003-05-28 |
EP1204767B1 (en) | 2007-03-28 |
WO2001014594A2 (en) | 2001-03-01 |
EP1204767A2 (en) | 2002-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6440222B1 (en) | Sugar beet membrane filtration process | |
US6406548B1 (en) | Sugar cane membrane filtration process | |
RU2260056C2 (en) | Sugar production method | |
SK3772002A3 (en) | Sugar beet membrane filtration process | |
WO2001014595A2 (en) | Sugar cane membrane filtration process | |
US4115147A (en) | Process for producing nutritive sugar from cane juice | |
US6406547B1 (en) | Sugar beet membrane filtration process | |
US6174378B1 (en) | Process for production of extra low color cane sugar | |
US6375751B2 (en) | Process for production of purified cane juice for sugar manufacture | |
US3734773A (en) | Process for selectively purifying sugar beet diffusion juice and by-product recovery of valuable organic acids therefrom | |
MXPA01010051A (en) | Treatment of sugar juice. | |
DE60224680T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING WHITE AND BROWN SUGAR BEETS FROM SUGAR BEETS | |
US9133528B2 (en) | Raw juice alkalinization | |
EP0126512B1 (en) | Process for the recovery of disaccharides from disaccharides containing tuberous plants by means of an extraction with unwarmed water | |
US7306679B1 (en) | Composition and sugar refining process | |
US5928429A (en) | Process for the enhancement of recovery of sugar | |
Lipnizki | Membrane processes for sugar and starch processing | |
CA1208632A (en) | Method of recovering sucrose | |
US6508886B1 (en) | Method for preparing a purified sugary juice from raw juices obtained from sacchariferous material of vegetable origin | |
US1044004A (en) | Process for recovery of cane-sugar. | |
RU2118664C1 (en) | Method for production of syrup from sugar-bearing primary stuff | |
WO2004073414A2 (en) | A method for simultaneous clarification and decolourisation of sugarcane juice without using any chemicals for any purpose using flat membrane ultrafiltration module | |
NL8400836A (en) | Beet sugar prodn. by disintegrating washed beet - for max. break-up of cell walls, sepg. cell wall fraction, ultrafiltration of liq. fraction before concn. and crystallisation | |
PL140546B1 (en) | Method of obtaining,by water extraction,disaccharides from bulbiferous plants containing them |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FC9A | Refused patent application |