WO2000056938A1 - Verfahren zur konservierung von in einem tank gelagertem zucker-dicksaft - Google Patents

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WO2000056938A1
WO2000056938A1 PCT/AT2000/000014 AT0000014W WO0056938A1 WO 2000056938 A1 WO2000056938 A1 WO 2000056938A1 AT 0000014 W AT0000014 W AT 0000014W WO 0056938 A1 WO0056938 A1 WO 0056938A1
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thick juice
tank
juice
thick
alkali
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Günter Pollach
Walter Hein
Gerhard Rösner
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Zuckerforschung Tulln Gesellschaft M.B.H.
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B10/00—Production of sugar juices
    • C13B10/006—Conservation of sugar juices

Definitions

  • the present invention relates to a method for the preservation of thick sugar juice stored in a tank, which has a concentration of in particular 60% by weight to 70% by weight.
  • raw juice is obtained by aqueous extraction of the plant parts, from which thin juice clarified by cleaning with lime and carbon dioxide and from which thick juice is produced by evaporation.
  • white sugar and molasses are subsequently obtained from the thick juice by crystallization.
  • the white sugar obtained is stored in silos. The sugar does not have to be produced directly, but only the thick juice can be produced, which is then stored thereon.
  • the surface of the thick juice should be protected in a special way, since the presence of atmospheric oxygen results in a particularly high infection pressure.
  • the literature reference "Zuckerindustrie", vol. 122 (1997), pages 615 to 622 reports infections by yeast, mold and bacteria on the surface of the thick juice. Measures against surface infections are, on the one hand, storage in special tanks, such as ellipsoidal tanks without headspace, cylindrical tanks with floating lids, tanks with inert gas devices for the head space, tanks with conditioned air humidity in the head space and, on the other hand, storage in simple tanks with coating of the thick juice surface by means of an oil film or spraying the thick juice surface with formalin are known.
  • the present invention is therefore based on the object of reducing the microbial risks which occur in the storage of thick juice without expensive tank structures with the aid of auxiliaries which do not give rise to any residual quantity problem.
  • This is achieved according to the invention in that an additive based on hops is added to the thick juice and that a layer of aqueous alkali, in particular sodium hydroxide solution, with a concentration of 10% by weight to 30% by weight in a thickness is preferably applied to the surface of the thick juice from 1 mm to 5 mm is applied.
  • hop products for combating thermophilic microorganisms
  • the usual pH value of 9 for thick juice storage means that hop acids cannot be expected to have an effect when it is preserved, since hop acids at pH 9 are present to a high degree in dissociated, bacteriologically inactive salt form. Nevertheless, it has been shown in the course of the development of the thick juice storage process that, contrary to expectations, the effects of hop acids occur at such pH values.
  • the effect of the hop acids is related to the low water content in the syrupy syrup, which is why there is an increased ratio between components and water for both undissociated and dissociated components.
  • lye kills surface microorganisms.
  • the high concentrations of lye are subsequently broken down by diffusing into the thick juice, with no inhibiting pH values being maintained in the top juice layer over a period of several months.
  • the method according to the invention has significant differences from the prior art: With the usual increase in the pH value in the thick juice, which is usually carried out with sodium hydroxide solution and reaches a pH value of 9.0 to a maximum of 9.5, only a reduction in the number of the brain is achieved, but the germs are not killed. Since this still contains viable germs in the thick juice mimer, they can immediately develop their activity again when the pH value drops. If there is no air access, the cerebellum is usually sufficient to preserve the thick juice. Nevertheless, microorganisms can occur inside the tank. This fact is either countered by the addition of formalin or dithiocarbamates or a certain residual risk with regard to forced termination of storage is accepted.
  • a hop extract is added as a stabilizing agent to the thick juice during storage and is preferably applied to the surface of the thick juice instead of paraffin oil or formalin lye in toxic concentrations, thereby killing microorganisms on the surface which are insensitive to hops.
  • the hop extract is added to the thick juice in melted, dissolved or emulsified form.
  • ß-hop acid concentrations of 2 mg to 4 mg / kg thick juice are used.
  • Any lye, in particular sodium hydroxide and potassium lye can be used on the surface.
  • sodium hydroxide solution is preferred for economic reasons.
  • Alkali concentrations of 10% to 30% are toxic to microorganisms. Concentrations of 20% to 25% are preferably used.
  • the hop extracts are melted by heating before being added to the thick juice. They are then released into the thick juice, taking into account the active substance content, via a mixing section.
  • a hop product with 30% ⁇ -acid content 9 g of hop product per Ton of thick juice used.
  • a hop product with an ⁇ -acid content can also be used.
  • the extract can be continuously diluted with alcohol in a 1: 1 ratio.
  • a commercially available ⁇ -acid emulsion with 10% ⁇ -acid can be used in an amount of 30 g per ton of thick juice.
  • the concentration of ß-acids is dimensioned so that on the one hand there is an effect in the storage of thick juice and on the other hand in the production of white sugar from the stored thick juice, despite the enrichment of ß-acids in the molasses, none harmful to the fermentative utilization of the molasses Concentrations occur.
  • the spread of the lye is controlled by pH measurement in the surface area of the thick juice.
  • the pH value of the surface area of the thick juice can drop. If the pH value measured in the surface area of the thick juice drops to a value below about 10, the coating is advantageously renewed with alkali. Since it is a lye application in a thin layer, only small amounts of thick juice are recorded. In addition, only a small amount of lye is used, especially when storing in large-scale layers compared to conditioning the total amount of thick juice. The drop in dry matter on the surface caused by the use of alkali is compensated for faster by diffusion processes than the gradient of aliquotity.
  • the treatment of the juice surface with lye is also suitable in the event of a fault for the remediation of heavily infested juice surfaces, whereby microbiologically formed invert sugar is alkaline degraded with the formation of acids and dyes.
  • the formation of acid from invert sugar must be compensated for by more extensive measurement of the amounts of lye used. So that the applied lye remains on the surface and If there is an overlap, the lye with a density below the thick juice density must be used.
  • the highest possible concentration is required with regard to the killing of the microorganisms.
  • the two opposing objectives are achieved by using alkali concentrations in the range of 10% to 30%.
  • the invert sugar present in the juice in the top juice layer is broken down with the formation of acids and colorings.
  • thick juices obtained from sugar beets have only very low invert sugar contents.
  • the degradation reaction takes place only in a thin layer on the surface and not in the entire tank. Therefore, the invert sugar breakdown is relatively low in this process. This invert sugar degradation also reduces the color formation potential for subsequent crystallization.
  • sucrose is so resistant to alkaline influences under the temperature conditions of thick juice storage that no destruction takes place.
  • the thick juice surface can be overlaid by applying the lye at any point on the thick juice surface.
  • This application can take place, for example, from the edge or from the center or in the center of somewhat overlapping partial circles.
  • the lye can also be sprayed onto the surface of the thick juice in the center of such circles.
  • lye losses can be associated with this and additional color formation can occur, which is why this process variant is only carried out under certain conditions.
  • An important aspect of the process according to the invention is that ß-acids are already present in low concentrations in the thick juice through the use of a hop product to inhibit the growth of germs in the beet extraction process according to the prior art, which is why an increase to at least the inside of the tank for preserving the thick juice 1 mg / kg, in particular up to 4 mg / kg, is necessary. Without such experiences Elevation are too low concentrations, so that the preservation does not result solely from the use of hop products in the extraction area.
  • the preferably coating of the surface of the thick juice is advantageously carried out in a device which, in a known manner, has a tank with a tank cap, inlet and outlet devices for the thick juice to be stored and a nozzle system for spraying the alkali onto the surface of the thick juice in the tank head area.
  • a device can also be used in which feed openings for the lye are connected to feed openings which are distributed in the tank wall in the region above the liquid surface provided in the tank along the circumference of the tank.
  • Such devices preferably have a time schedule for each feed opening for alternating loading through the respective feed opening.
  • a device for carrying out the method can also have feed devices for the alkali in the region above the liquid surface provided in the tank, the outlet openings of which open at a floating body which can be applied to the surface of the stored thick juice.
  • the floating body can be provided at any point on the tank surface. Applying the lye over several chains, which extend from pipes in the tank roof to the bottom and which are evenly distributed over the tank roof to cover part circles, is particularly favorable for the treatment of tanks with different filling levels.
  • Floating baffle plates can be used to gently drain the lye from the chains onto the thick juice surface, which slide along the chains via a downward-pointing guide tube from 0.5 m to 1 m in length.
  • Thick juice with 68% dry matter is diluted to 60% to accelerate the occurrence of microbial infections.
  • the diluted thick juice is divided into 6 vessels, each with a content of 400 g.
  • a solution of 7.2 g of a commercial hop extract with 50% ⁇ -acids in 100 ml of 96% alcohol is prepared.
  • 0.1 ml of the alcoholic solution is added to each of three vessels, whereas no addition is made to three vessels.
  • the treated thick juices thus have a ⁇ -acid content of 3 mg / kg.
  • the thick juices are overlaid with paraffin oil instead of lye in order to enable an evaluation of the experiment via pH measurement, because in a small dimension a surface treatment influences the conditions inside a vessel due to short diffusion distances.
  • a nozzle system for applying auxiliaries to the tank surface is installed in a tank with a diameter of 40 m.
  • the tank construction is completely sealed, whereby during a surface treatment the tank head area is only connected to the outside air via a siphon.
  • a tightly closable control opening is installed at a point between two nozzles, from which surface samples can be taken.
  • 2 m of 25% sodium hydroxide solution are introduced into the tank via the nozzle system, the closed system preventing aerosol from escaping from the tank.
  • the nozzle system is then flushed out several times alternately with an air stream and with a water stream, a total of a maximum of 100 l of water being introduced in order to avoid dilution of the sodium hydroxide solution.
  • 5% sodium hydroxide solution is used as the siphon liquid.

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Abstract

Verfahren zur Konservierung von in einem Tank gelagertem Zucker-Dicksaft, insbesondere von einem aus der Extraktion von Zuckerrüben stammenden Dicksaft, welcher eine Konzentration von insbesonder 60 Gew.-% bis 70 Gew.-% aufweist. Dabei wird dem Dicksaft ein Zusatzmittel auf Hopfenbasis beigefügt und wird vorzugsweise auf die Oberfläche des Dicksaftes eine Schichte von wässeriger Lauge, insbesondere von Natronlauge, mit einer Konzentration von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% in einer Dicke von 1 mm bis 5 mm aufgebracht.

Description

Verfahren zur Konservierung von in einem Tank gelagertem Zucker-Dicksaft
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konservierung von in einem Tank gelagertem Zucker-Dicksaft, der eine Konzentration von insbesondere 60 Gew.-% bis 70 Gew.-% aufweist.
Bei der Herstellung von Zucker aus Zuckerrüben wird durch wäßrige Extraktion der Pflanzenteile Rohsaft gewonnen, aus welchem durch Reinigung mit Kalk und Kohlensäure geklärter Dünnsaft und aus diesem durch Verdampfung Dicksaft hergestellt wird. In der Regel werden aus dem Dicksaft anschließend durch Kristallisation Weißzucker und Melasse gewonnen. Der erhaltene Weißzucker wird in Silos gelagert. Dabei muß der Zucker nicht unmittelbar hergestellt werden, sondern es kann zunächst nur der Dicksaft hergestellt werden, welcher hierauf zwischengelagert wird.
Das Zwischenlagern von Dicksaft wurde bisher aufgrund der hierdurch anfallenden Energie- und Betriebskosten als nachteilig erachtet. Dennoch wird vor allem bei der Extraktion von Zuckerrüben die Lagerung von Dicksaft in zunehmendem Maß eingesetzt, da hierdurch die nachstehend angeführten Vorteile erzielt werden:
Es ist wichtig, aus verlustanfälligen Zuckerrüben so rasch wie möglich den Dicksaft zu produzieren. Dabei kann der Fall eintreten, daß die Kapazität der zur Verfügung stehenden Kristallisations-Station nicht ausreicht, um den Dicksaft umgehend zu verarbeiten. Eine Vergrößerung der Kristallisations- Station bedingt jedoch hohe Investitionskosten für die Kristallisation, die Zen- trifugation und die anschließende Zuckerlagerung, welche eingespart werden können, wenn es gelingt, den Dicksaft verlustfrei über lange Zeiträume zu lagern. Weiters ist eine Lagerung von Zucker in Form von Dicksaft in Tanks erheblich billiger als eine Lagerung in Form von Weißzucker. Außerdem ist eine zeitlich längere Nutzung der Kristallisations-Stationen auf jeden Fall wirtschaftlicher als die Errichtung größerer Stationen, welche dann nur entsprechend kürzere Zeit genutzt werden würden. Aus der EP 0681029 Bl ist es bekannt, in der Zuckerindustrie Hopfenprodukte zur Bekämpfung thermophiler Mikroorganismen einzusetzen. Mit Hopfenprodukten wird bei Temperaturen über 50 °C deshalb der gewünschte keimverminderte Effekt bewirkt, weil durch diese Temperaturen Hefen und Schimmelpilze ausgeschaltet werden.
Aus der Literaturstelle "Sugar Technology" ist es bekannt, Dicksaft durch Abkühlen auf Temperaturen von 10 °C bis 15°C, durch Anheben seines pH- Wertes auf mindestens 9 und durch Einstellung des Trockensubstanzgehaltes auf 68 % bis 69 % zu konditionieren. Weiters ist es bekannt, dem Dicksaft Formalin als Stabilisierungsmittel zugegeben. Zudem ist es bekannt, dem Dicksaft Carbamat-Produkte zuzusetzen. In der Literaturstelle „Zuckerindustrie", Bd. 122 (1997), Seiten 615 bis 622 ist ausgeführt, daß bei einer Lagerung von Dicksaft ohne Zugabe von Stabilisierungsmitteln in einem von vier Tanks ein erheblicher, mit Zuckerverlust verbundener pH-Abfall auftrat, welcher durch im Inneren des Tanks befindliche mesophile Bakterien verursacht wurde.
Weiters soll trotz Zugabe von Stabilisierungsmitteln die Oberfläche des Dicksaftes in besonderer Weise geschützt werden, da durch die Anwesenheit von Luftsauerstoff ein besonders hoher Infektionsdruck gegeben ist. Die Literaturstelle „Zuckerindustrie", Bd. 122 (1997), Seiten 615 bis 622 berichtet von Infektionen durch Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien an der Oberfläche des Dicksaftes. Als Maßnahmen gegen Oberflächeninfektionen sind einerseits die Lagerung in speziellen Tanks, wie ellipsoidförmigen Tanks ohne Kopfraum, zylindrischen Tanks mit Schwimmdeckel, Tanks mit Inertgaseinrichtungen für den Kopfraum, Tanks mit konditionierter Luftfeuchtigkeit im Kopfraum und andererseits die Lagerung in einfachen Tanks mit Beschichtung der Dicksaftoberfläche mittels Ölfilm oder Besprühen der Dicksaftoberfläche mit Formalin bekannt.
Beim Einsatz spezieller Tank-Konstruktionen zum Schutz der Oberfläche geht der gegenüber Zuckersilos bestehende Kostenvorteil zumindest teilweise verloren. Es wird daher versucht, bei der Lagerung von Dicksaft mit möglichst einfachen Tankkonstruktionen auszukommen und anstelle dessen Hilfsstoffe zur Konservierung der Oberfläche einzusetzen. Die bekannten, auf einem Hilfsstoffzusatz basierenden Methoden zum Schutz der Oberfläche des Dicksaftes weisen jedoch mehrere Nachteile auf. So besteht bei der Überschichtung von Dicksaft mit Paraffinöl die Gefahr, daß der in wäßrigen Systemen unlösliche Hilfsstoff in den Kristallisationsprozeß und schließlich in das Endprodukt Zucker verschleppt wird. Auch beim Einsatz von Forrnalin ergibt sich das Problem der Entsorgung von Restmengen mit hohem Gehalt an Formalin. Außerdem ist in zahlreichen Staaten die Verwendung von Formalin in der Lebensrriittelindustrie unerwünscht oder selbst verboten.
Da bei Zugabe von Formalin in den gesamten Dicksaft keine Möglichkeit besteht, formalinhältige Restmengen zu entsorgen, wird eine Zugabe in den gesamten Dicksaft meist vermieden. Die Zugabe von Dithiocarbamaten in den gesamten Dicksaft ist deshalb nachteilig, da die Gefahr der Verschleppung von Restmengen in den Kristallisationsprozeß besteht. Aus diesem Grund wird oftmals ein gewisses Risiko in Kauf genommen, welches zu einer raschen, un- geplanten Verarbeitung von Dicksaft zwingen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die bei der Lagerung von Dicksaft auftretenden mikrobiellen Risken ohne kostspielige Tankkonstruktionen mit Hilfe von Hilfsstoffen zu vermindern, bei welchen sich kein Restmengenproblem ergibt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß dem Dicksaft ein Zusatzmittel auf Hopfenbasis beigefügt wird und daß vorzugsweise auf die Oberfläche des Dicksaftes eine Schichte von wäßriger Lauge, insbes. von Natronlauge, mit einer Konzentration von 10 Gew.% bis 30 Gew.% in einer Dicke von 1 mm bis 5 mm aufgebracht wird.
Wenngleich es an sich bekannt ist, Hopfenprodukte zur Bekämpfung von thermophilen Mikroorganismen einzusetzen, so hat es sich gezeigt, daß bei der Lagerung von Dicksaft in Tanks auch bei hohen Trockensubstanz- Konzentrationen und gleichzeitiger Abwesenheit von Sauerstoff ebenfalls reine Bakterieninfektionen auftreten können, welche durch den Zusatz von Hopfen- produkten ausgeschlossen werden können.
Es hat sich gezeigt, daß bei der Lagerung von Dicksaft bei Umgebungstemperatur auch bei hohen Trockensubstanz-Konzentrationen und gleichzeitiger Abwesenheit von Luftsauerstoff reine Bakterieninfektionen auftreten können, zu deren Bekämpfung die bekannten Verfahren einer Hopfenanwendung im Lebensmittelbereich nicht übernommen werden können. Eine Anwendung von Hopfensäuren als isomerisierte Säuren, analog zum Bier, vermindert deren bakteriostatische Wirkung beträchtlich.
Auch die Kombination von Temperaturerhöhung und Hopfenanwendung zur Verbesserung der Löslichkeit unter gleichzeitiger Nutzung von Hitze und Hopfensäuren als keimhemmende Maßnahmen ist deshalb nicht anwendbar, da der Dicksaft bei Normaltemperatur gelagert wird.
Der bei der Dicksaftlagerung übliche pH-Wert von 9 läßt eine Wirkung von Hopfensäuren bei dessen Konservierung deshalb nicht erwarten, da Hopfensäuren bei pH 9 in hohem Maß in dissoziierter, bakteriologisch unwirksamer Salzform vorliegen. Trotzdem hat sich im Zuge der Entwicklung des Dicksaft- Lagerungsverfahrens gezeigt, daß im Gegensatz zu den Erwartungen bei solchen pH-Werten eine Wirkung von Hopfensäuren auftritt. Die Wirkung der Hopfensäuren hängt dabei mit dem geringen Wasseranteil im sirupartigen Dicksaft zusammen, weswegen sowohl für undissoziierte als auch für dissoziierte Anteile ein erhöhtes Verhältnis zwischen Komponenten und Wasser gegeben ist.
Durch die Zugabe von gelösten Hopfenprodukten wird im Inneren des Tanks, wo kein Zutritt von Luftsauerstoff möglich ist, ein Abfallen des pH-Werts verhindert oder zumindest maßgeblich verzögert. Durch die Aufbringung von Lauge werden an der Oberfläche befindliche Mikroorganismen abgetötet. Die hohen Konzentrationen an Lauge werden in der Folge durch Eindiffundieren in den Dicksaft abgebaut, wobei in der obersten Saftschichte über einen Zeitraum von mehreren Monaten keinihemmende pH- Werte erhalten bleiben. Durch Umwälzen des Tankinhaltes vor der Verarbeitung können Laugenreste, welche noch nicht in den gesamten Dicksaft eindiffundiert sind, vollständig eingemischt werden, wobei sich eine geringfügige pH -Anhebung im gesamten Dicksaft ergibt, welche jedoch weder für die nachfolgende Verarbeitung, noch für das Endprodukt störend ist.
Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Unterschiede auf: Bei der bisher üblichen Anhebung des pH-Werts im Dicksaft, welche in der Regel mit Natronlauge erfolgt und einen pH- Wert von 9,0 bis maximal 9,5 erreicht, wird nur eine Keirnhenrmung, jedoch keine Abtötung der Keime erzielt. Da hierdurch im Dicksaft mimer noch lebensfähige Keime enthalten sind, können diese bei einem Absinken des pH-Wertes sofort wieder ihre Aktivität entfalten. Meist reicht bei fehlendem Luftzutritt die Keirnhenirnung für eine Konservierung des Dicksaftes aus. Dennoch kann es auch im Inneren des Tankes zu einem Auftreten von Mikroorganismen kommen. Diesem Umstand wird entweder durch Zugabe von Formalin oder Dithiocarbamaten begegnet oder es wird ein gewisses Restrisiko in Bezug auf einen erzwungenen Abbruch der Lagerung in Kauf genommen.
Zusätzlich zu diesen Risken im Inneren des Tanks gelangt in normalen Lagertanks Luft an die Oberfläche des Dicksaftes, wodurch sich bei längerer Lagerung an der Oberfläche massive, durch Hefen und Schimmelpilze verursachte Infektionen ausbreiten können. Daher werden bisher immer die erwähnten Zusatzmaßnahmen zum Schutz der Saftoberfläche, wie spezielle Tankkonstruktionen, Paraffinöl oder Formalin, benötigt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß dem Dicksaft während der Einlagerung ein Hopfenextrakt als Stabilisierungsmittel zugegeben und wird vorzugsweise auf die Oberfläche des Dicksaftes anstelle von Paraffinöl oder Formalin Lauge in toxischen Konzentrationen aufgebracht, wodurch an der Oberfläche befindliche, gegenüber Hopfen unempfindliche Mikroorganismen abgetötet werden. Der Hopfenextrakt wird dem Dicksaft in aufgeschmolzener, gelöster oder emulgierter Form zugegeben. Dabei werden ß-Hopfen- säurekonzentationen von 2 mg bis 4 mg/kg Dicksaft eingesetzt. An der Oberfläche können jegliche Laugen, insbes. Natronlauge und Kalilauge, verwendet werden. In der Regel wird aus wirtschaftlichen Gründen Natronlauge bevorzugt. Laugenkonzentrationen von 10 % bis 30 % sind für Mikroorganismen toxisch. Bevorzugt werden Konzentrationen von 20 % bis 25 % verwendet.
Die Hopfenextrakte werden vor der Zugabe in den Dicksaft durch Erwärmen geschmolzen. Hierauf werden sie unter Berücksichtigung des Wirkstoffgehaltes über eine Mischstrecke an den Dicksaft abgegeben. Bei Verwendung eines Hopfenproduktes mit 30 % ß-Säuregehalt werden 9 g Hopfenprodukt pro Tonne Dicksaft eingesetzt. Ergänzend wird darauf verwiesen, daß auch ein Hopfenprodukt mit einem α-Säuregehalt eingesetzt werden kann.
Zur Erleichterung der Einmischung kann der Extrakt kontinuierlich mit Alkohol im Verhältnis 1:1 verdünnt sein. Anstelle eines Extraktes kann auch eine handelsübliche ß-Säure-Emulsion mit 10 % ß-Säure in einer Menge von 30 g pro Tonne Dicksaft eingesetzt werden. Die Konzentration an ß-Säuren ist dabei so bemessen, daß sich einerseits bei der Dicksaftlagerung eine Wirkung ergibt und andererseits bei der Gewinnung von Weißzucker aus dem gelagerten Dicksaft trotz Anreicherung von ß-Säuren in der Melasse keine für die fermen- tative Verwertung der Melasse schädlichen Konzentrationen auftreten.
Insbesondere bei kürzerer Lagerungsdauer erübrigt sich nach einer Zugabe von Hopfenextrakten die Zugabe von Lauge bis zu einem pH-Wert von 9 bis 9,5, sondern kann direkt mit einem technologisch resultierenden Dicksaft-pH von 8,8 gearbeitet werden.
Bei der Aufbringung von Lauge auf die Oberfläche wird die Ausbreitung der Lauge durch pH-Messung im Oberflächenbereich des Dicksaftes kontrolliert. Bei langen Lagerungszeiten kann der pH-Wert des Oberflächenbereiches des Dicksaftes absinken. Bei einem Abfall des im Oberflächenbereich des Dicksaftes gemessenen pH-Wertes auf einen Wert unter etwa 10 wird vorteilhafterwe i- se die Beschichtung mit Lauge erneuert. Da es sich um Laugenanwendung in dünner Schicht handelt, werden nur geringe Dicksaftmengen erfaßt. Zudem werden insbesondere bei Lagerung in großtechnischer Schichthöhe im Vergleich zur Konditionierung der Dicksaftgesamtmenge nur geringe Mengen an Lauge verbraucht. Der durch Laugenanwendung herbeigeführte Abfall an Trockensubstanz an der Oberfläche wird durch Diffusionsprozesse schneller ausgeglichen als der Aikalitätsgradient.
Die Behandlung der Saftoberfläche mit Lauge ist auch im Störungsfall zur Sanierung von massiv befallenen Saftoberflächen geeignet, wobei mikrobiologisch gebildeter Invertzucker unter Entstehung von Säuren und Farbstoffen alkalisch abgebaut wird. Die Säurebildung aus Invertzucker muß im Störungsfall durch reichlichere Bemessung der eingesetzten Laugenmengen kompensiert werden. Damit die aufgebrachte Lauge an der Oberfläche verbleibt und es tat- sächlich zu einer Überschichtung kommt, muß einerseits die Lauge mit einer Dichte unterhalb der Dicksaftdichte eingesetzt werden. Andererseits wird im Hinblick auf die Abtötung der Mikroorganismen eine möglichst hohe Konzentration gefordert. Die beiden gegensätzlichen Zielsetzungen werden durch Anwendung von Laugenkonzentrationen im Bereich von 10 % bis 30 % erreicht.
Durch die hohen Laugenkonzentrationen kommt es in der obersten Saftschicht zu einem Abbau des im Saft vorhandenen Invertzuckers unter Bildung von Säuren und Farbstoffen. Im Normalfall weisen aus Zuckerrüben gewonnene Dicksäfte nur sehr geringe Invertzuckergehalte auf. Überdies findet die Abbaureaktion nur in einer dünnen Schichte an der Oberfläche und nicht im gesamten Tank statt. Daher ist bei diesem Verfahren der Invertzuckerabbau relativ gering. Durch diesen Invertzuckerabbau verrnindert sich darüberhinaus das Farbbildungspotential für eine nachfolgende Kristallisation. Im Gegensatz zu Invertzucker ist Saccharose unter den Temperaturbedingungen der Dicksaftlagerung gegenüber alkalischen Einflüssen derart beständig, daß keine Zerstörung stattfindet.
Die Überschichtung der Dicksaftoberfläche kann durch Aufbringen der Lauge an beliebigen Stellen der Dicksaftoberfläche erfolgen. Diese Aufbringung kann zum Beispiel vom Rand oder von der Mitte her oder im Zentrum von sich etwas überlappenden Teilkreisen erfolgen. Die Lauge kann auch im Zentrum solcher Teilkreise auf die Oberfläche des Dicksaftes aufgesprüht werden. Zudem ist es auch möglich, die Lauge in untere Tankzonen einzubringen, da sie wegen der geringeren Dichte im verwendeten Konzentrationsbereich selbständig an die Oberfläche aufsteigt und sich dort ausbreitet. Allerdings können damit Laugenverluste verbunden sein und es kann eine zusätzliche Farbbildung auftreten, weswegen diese Verfahrensvariante nur unter bestimmten Bedingungen durchgeführt wird.
Ein maßgeblicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist derjenige, daß durch den Einsatz eines Hopfenproduktes zur Hemmung des Keimwachstums im Rübenextraktionsverfahren gemäß dem Stand der Technik im Dicksaft bereits ß-Säuren in geringen Konzentrationen vorhanden sind, weswegen für eine Konservierung des Dicksaftes im Tankinneren eine Erhöhung auf mindestens 1 mg/kg, insbesondere auf bis 4 mg/kg, notwendig ist. Ohne derartige Er- höhung liegen zu niedrige Konzentrationen vor, so daß sich die Konservierung nicht allein aus der Anwendung von Hopfenprodukten im Extraktionsbereich ergibt.
Die vorzugsweise Beschichtung der Oberfläche des Dicksaftes wird in vorteilhafter Weise in einer Vorrichtung durchgeführt, welche in bekannter Weise einen Tank mit Tankdeckel, Zu- und Ablaufeinrichtungen für den zu lagernden Dicksaft und ein Düsensystem zur Versprühung der Lauge auf die Oberfläche des Dicksaftes im Tankkopfbereich aufweist. Ebenso kann aber auch eine Vorrichtung verwendet werden, bei welcher Zuführöffnungen für die Lauge mit Einspeiseöffnungen, welche in der Tankwand im Bereich oberhalb der im Tank vorgesehenen Flüssigkeitsoberfläche entlang des Tankumfangs verteilt sind, verbunden sind.
Vorzugsweise weisen solche Vorrichtungen eine Zeitschaitung für jede Ein- speiseöff ung zur alternierenden Beschickung durch die jeweilige Einspeise- öffnung auf. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann auch Zuführeinrichtungen für die Lauge im Bereich oberhalb der im Tank vorgesehenen Flüssigkeitsoberfläche aufweisen, deren Austrittsöffnungen an einem Schwimmkörper münden, welcher auf die Oberfläche des gelagerten Dicksaftes aufbringbar ist. Der Schwimmkörper kann an beliebigen Stellen der Tankoberfläche vorgesehen sein. Besonders günstig für die Behandlung von Tanks mit unterschiedlichem Füllungsgrad ist eine Aufbringung der Lauge über mehrere Ketten, welche aus Rohren im Tankdach bis zum Boden hinabreichen und die zur Abdeckung von Teilkreisen gleichmäßig über das Tankdach verteilt sind. Zur sanften Ableitung der Lauge von den Ketten auf die Dicksaft-oberfläche können schwimmende Prallplatten verwendet werden, welche über ein nach unten weisendes Führungsrohr von 0,5 m bis 1 m Länge an den Ketten entlanggleiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Beispiel 1:
Dieses Beispiel demonstriert deshalb die Wirkung von Hopfensäuren gegen pH- Abfall im Tankinneren in Labordimension, da ein Vergleich zwischen Be- handlung und Nichtbehandlung mit beschleunigenden Verhältnissen nicht in Produktionsdimension ausgeführt werden kann:
Dicksaft mit 68 % Trockensubstanz wird auf 60 % verdünnt, um das Aufkommen mikrobieller Infektionen zu beschleunigen. Der verdünnte Dicksaft wird auf 6 Gefäße mit je 400 g Inhalt aufgeteilt. Weiters wird eine Lösung von 7,2 g eines handelsüblichen Hopfen-Extrakts mit 50 % ß-Säuren in 100 ml 96%igem Alkohol bereitet. In drei Gefäße werden jeweils 0,1 ml der alkoholischen Lösung zugesetzt, wogegen in drei Gefäßen kein Zusatz erfolgt. Somit weisen die behandelten Dicksäfte einen ß-Säuregehalt von 3 mg/kg auf. Die Dicksäfte werden mit Paraffinöl anstelle von Lauge überschichtet, um eine Auswertung des Versuches über pH-Messung zu ermöglichen, denn in kleiner Dimension beeinflußt eine Oberflächenbehandlung wegen kurzer Diffusionsstrecken die Verhältnisse im Inneren eines Gefäßes.
Nach zwei Monaten sind die Durchschnitts-pH-Werte unter den extremen Bedingungen von 60 % TS in den unbehandelten Proben um 0,68 abgefallen, in den Proben mit ß-Säurezugabe hingegen nur um 0,08.
Beispiel 2:
Aus diesem Beispiel ist die Wirkung einer zusätzlichen Beschichtung der Oberfläche des Dicksaftes mittels einer Lauge ersichtlich:
Es werden in vier zylindrische Gefäße mit 25 cm Innendurchmesser je 10 Liter Dicksaft mit 68 % Trockensubstanz abgefüllt und mit Platten abgedeckt gelagert. Die Gefäße werden bei Raumtemperatur mit natürlichen Tages- und Nachtschwankungen aufgestellt, um eine gewisse Kondenswasserbildung wie in einem Großtank zu simulieren. Auf die Oberfläche des Dicksaftes von zwei Gefäßen werden in der Gefäßmitte mittels einer Pumpe innerhalb einer Stunde unmittelbar nach Einlagerung sowie nach zwei-monatiger Lagerung, 50 ml 25%ige Natronlauge aufgebracht.
Spätestens nach vier Monaten sind an der Oberfläche der unbehandelten Gefäße Infektionen in Form von Schaum- und Mycelbildung makroskopisch sichtbar, wogegen auf den behandelten Gefäßen keine Infektionen sichtbar sind. Beispiel 3:
In einem zylindrischen Tank mit 50 m Durchmesser und einem kuppelförmi- gen Dach wird Dicksaft innerhalb des zylindrischen Bereiches gelagert, wobei sich oberhalb der Oberfläche des Dicksaftes ein kleiner zylindrischer Restraum befindet. Am oberen Ende des zylindrischen Bereiches sind an der Tankwand sechs über den gesamten Umfang verteilte Einspeiseöff ungen für Natronlauge vorgesehen, welche einzeln beschickt werden können. Über diese Einspei- sungsstellen wird nach Abschluß der Tankbefüllung innerhalb von 24 Stunden 5 t Natronlauge mit einem Gehalt von 25 % zudosiert, wobei die einzelnen Stichleitungen alternierend in einem Rhythmus von 10 min beschickt werden. Die Natronlauge fließt an der Tankwand nach unten und breitet sich zur Mitte hin über die Oberfläche aus. An einer Probenahmestelle in der Tankmitte wird die Ausbreitung der Natronlauge durch Entnahme einer Oberflächenprobe und pH-Messung kontrolliert, wobei erforderlichenfalls eine Nachbeschichtung vorgenommen wird. Bei einem Wiederabsinken des pH-Werts unter 10 wird die Beschichtung wiederholt.
Beispiel 4:
In einem Tank mit 40 m Durchmesser ist ein Düsensystem zur Aufbringung von Hilfsstoffen auf die Tankoberfläche gemäß Stand der Technik installiert. Die Tankkonstruktion ist vollkommen dicht gestaltet, wobei während einer Oberflächenbehandlung der Tankkopfrauni nur über einen Siphon mit der Außenluft in Verbindung steht. An einer Stelle zwischen zwei Düsen wird eine dicht verschließbare KontroUöffnung installiert, an welcher Oberflächenproben gezogen werden können. Über das Düsensystem werden in den Tank 2 m 25%-ige Natronlauge eingebracht, wobei das geschlossene System einen Austritt von Aerosol aus dem Tank verhindert. Das Düsensystem wird anschließend mehrmals alternierend mit einem Luftstrom und mit einem Wasserstrom freigespült, wobei insgesamt maximal 100 1 Wasser eingebracht werden, um eine Verdünnung der Natronlauge zu vermeiden. Als Siphonflüssigkeit wird 5%-ige Natronlauge eingesetzt.
Nach einer Woche wird die ordnungsgemäße Ausbreitung der Laugenschicht an der Kontrollöffnung geprüft und erforderlichenfalls eine Nachbesprühung vorgenommen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Konservierung von in einem Tank gelagertem Zucker- Dicksaft, insbes. von einem aus der Extraktion von Zuckerrüben stammenden Dicksaft, welcher eine Konzentration von insbes. 60 Gew.-% bis 70 Gew.-% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dicksaft ein Zusatzmittel auf Hopfenbasis beigefügt wird und daß vorzugsweise auf die Oberfläche des Dicksaftes eine Schichte von wässeriger Lauge, insbes. von Natronlauge, mit einer Konzentration von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% in einer Dicke von 1 mm bis 5 mm aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dicksaft geschmolzene Hopfenprodukte beigefügt werden.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dicksaft ein Hopfenprodukt mit 10 % bis 60 %, insbes. 30 %, ß-Säuregehalt, beigefügt wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfenprodukt dem Dicksaft in einer Mischung mit Alkohol beigefügt wird, wobei vorzugsweise das Verhältnis von Hopfenprodukt und Alkohol 1 : 1 beträgt.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hopfenextrakt beigefügt wird, sodaß sich ein ß-Säuregehalt von 1 g bis 30 g, vorzugsweise von 2 g bis 4 g, pro Tonne Dicksaft ergibt.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Natronlauge eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge eine Konzentration von 20 Gew.-% bis 25 Gew.- % aufweist.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichent, daß die Lauge eine geringere Dichte als der Dicksaft aufweist.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitung der Lauge durch pH-Messung im Oberflächenbereich des Dicksaftes kontrolliert wird.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abfall des im Oberflächenbereich des Dicksaftes gemessenen pH-Wertes auf einen Wert unter etwa 10 die Beschichtung mit Lauge erneuert wird.
11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, bei welchem der zu konservierende Dicksaft mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 9 bis 9,5 vorkonditioniert wird.
12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalilauge in untere Tankzonen eingebracht wird, von wo sie an die Dicksaftoberfläche aufsteigt.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, welche einen Tank mit Tankdeckel sowie Zu- und Ablauf einrichtungen für den zu lagernden Dicksaft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsensystem zur Versprühung der Lauge auf der Dicksaftoberfläche im Tankkopfbereich vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtungen mit über den Tankumfang verteilten Einspeiseöffnungen an der Tank wand verbunden sind.
15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltung für jede Einspeiseöffnung zur alternierenden Beschickung durch die jeweilige Einspeiseöff ung vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der Zuführeinrichtungen an einem Schwimmkörper münden, welcher auf die Oberfläche des gelagerten Dicksaftes aufbringbar ist.
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