WO2005123967A1 - Extraktion von inhaltsstoffen aus rübenschnitzeln - Google Patents

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electroporation
juice mixture
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Jochen Arnold
Stefan Frenzel
Thomas Michelberger
Timo Scheuer
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Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt
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    • C13B10/08—Extraction of sugar from sugar beet with water
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    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/18—Purification of sugar juices by electrical means

Definitions

  • the present invention relates to a process for the improved extraction and subsequent recovery of ingredients from sugar beet (Beta vulgaris) or sugar beet pulp.
  • the membranes of the cell material in particular the plant cell, must be opened in any case. This is usually done by mechanical forces such as cutting, rubbing, rolling, etc.
  • Other methods of digesting the cell membranes of the biological material are the thermal cell disruption, wherein the cell membranes are denatured by the influence of temperature, or the combination of thermal processes and mechanical processes. After the digestion process, the soluble contents substances of the biological material are pressed off, extracted with solvent, usually water, or flushed out in the case of insoluble substances.
  • Such processes for obtaining ingredients from biological material are particularly relevant to the sugar industry since, in Central Europe, it is known that sugar beet (beta vulgaris) is processed into such processes for the recovery of sugar (sucrose) in such processes need to be in order to extract the sugar from it.
  • sugar beet beta vulgaris
  • the washed turnips are shredded in conventional cutting machines and the resulting chips are overburned in a Schnitzelmaische with hot water at about 70 to 75 ° C.
  • the beet cells are thermally denatured, that is, the cell walls are digested and thus permeable to sucrose molecules.
  • a sucrose-containing extract raw juice
  • a technical problem of the present invention is to provide an improved process for the extraction and subsequent recovery of ingredients from biological material, namely beet pulp, as well as an apparatus for carrying out the improved process, wherein the improved process in particular by a high efficiency and cost-effectiveness low consumption of resources such as energy and water.
  • step (c) Adjusting a beet pulp bulk density from 400 kg / m 3 to 880000 kg / gm mm 33 in accordance with the invention, and then adding it to a saccharide / juice mixture in an electroporation apparatus (d) performing electroporation of the processed schnitzel-juice mixture obtained in step (c) and then
  • a plant for extraction and extraction of ingredients from beet pulp comprising at least one device for crushing beets in beet pulp, at least one adjoining device for transporting the obtained schnitzel-juice mixture, at least one adjoining device for electroporation of the schnitzel-juice mixture, at least one adjoining device for forwarding the electroporated schnitzel-juice mixture and at least one adjoining device for extracting the schnitzel juice mixture.
  • the electroporation of chips in particular when setting a high bulk density of the chips, is superior to the beetroot electroporation.
  • the elec- truction of chips in contrast to electroporation, makes it possible to heat up the electroporous material, namely the chips, from the considerably larger, more compact and temperature-tolerant beets before the electroporation.
  • the cold beets which are usually cold during the harvest season, can not be heated with a justifiable amount of energy.
  • the procedure according to the invention of carrying out the electroporation of the chips in the manner indicated therefore makes it possible to preheat the electroporation material in advance, for example to temperatures of 5 to 40 ° C., preferably 10 to 40 ° C., so that subsequently due to the higher temperatures of the electroporation material more efficient electroporation can be performed, or an electroporation is made possible at lower field strengths.
  • said heating of the electroporation material is possible only with chips, but not with beets and leads to a corresponding reduction of the field strengths.
  • the invention therefore provides a particularly efficient and cost-effective method.
  • the invention provides that in a first process step sugar beets are crushed into beet pulp. Beet pulp in the context of the present invention are divided or sliced beets.
  • the invention provides that sugar beet, for example in a cutting machine, be processed into beet pulp, wherein a schnitzel juice Mixture is formed, which includes the sliced beets and exiting cell sap.
  • a medium for example water, preferably raw juice, in particular alkalized raw juice, for example from an alkaline beet extraction, in particular alkaline beet pulp extraction, is added to the schnitzel / juice mixture, with a processed (also called medium-containing) schnitzel juice.
  • Mixture is obtained, which has a conductivity of 2.6 mS / cm to 10.0 mS / cm.
  • a bulk density of beet pulp of 400 kg / m 3 to 800 kg / m 3 is set simultaneously or immediately thereafter, according to the invention preferably in the processed schnitzel-juice mixture adjusted with this beet pulp bulk density has little or no air inclusions.
  • the bulk density used according to the invention can preferably be effected by a pre-pressure built up by, for example, an accumulation chute through accumulated chip material.
  • the electroporated schnitzel-juice mixture that is to say the pulp-juice mixture exposed to electroporation, is subsequently passed on to an extractor for extraction and subsequently ingredients such as sugar can be obtained in conventional process steps, for example by means of evaporation and evaporation / or cooling crystallization.
  • the invention relates to an aforementioned method, wherein the addition of the medium and the adjustment of the conductivity in step (b) can also take place in step (c), ie steps (b) and (c) coincide.
  • step (c) may be performed prior to step (b).
  • the conductivity in step (b) and / or (c) is adjusted to 2.6 mS / cm to 6.0 mS / cm.
  • the bulk density set in step (c) is set to 450 kg / m 3 to 700 kg / m 3 .
  • the schnitzel or the schnitzel-juice mixture or the prepared schnitzel-juice mixture is warmed up to an elevated temperature relative to the harvested beets before electroporation, in particular 5 to 40 ° C., preferably 10 to 40 ° C, more preferably 15 to 35 ° C.
  • biological material is understood to mean beet pulp (Beta vulgaris).
  • extraction is a separation process for the extraction of certain constituents, in particular constituents, of solid or liquid substance mixtures, in particular biological material, with the aid of suitable solvents, no chemical reactions taking place between the solvent and the solute, that is to say the constituent of the biological material.
  • water-soluble ingredients such as sucrose, inulin, starch
  • water is preferably used as extractant, for example in the extraction of sugar from sugar beet cossettes.
  • additionally or exclusively fat-soluble ingredients can be obtained by the use of predominantly non-polar and / or organic solvents from the biological material.
  • step (d) of the process according to the invention namely the electroporation of the biological material
  • a conductive medium namely a pulp-juice mixture or suspension which forms during the beet crushing
  • step (a) Addition of water or raw juice, but preferably with the addition of alkalized raw juice, carried out, wherein the biological see material is exposed to a high voltage field.
  • the high-voltage field is generated in a manner known per se, for example via live electrodes, by applying a voltage, in particular a high voltage, via the biological material.
  • Pulse-shaped high-voltage courses are preferably used, but periodic alternating fields and DC fields are also provided.
  • the field strength is preferably 0.1 to 20 kV / cm, preferably about 1 to 5 kV / cm, in particular 2 to 4 kV / cm.
  • the conductivity of the medium, in which the biological material is adapted to the conductivity of the biological material so as to achieve an optimum field-line course within the biological material preferably the conductivity is about 2.6 to 10.0 mS / cm, in particular 2.6 to 6.0 mS / cm.
  • the process preferred according to the invention is therefore also distinguished by the fact that the extraction step (e) is at a significantly lower temperature in comparison to the prior art, ie a temperature of 0 to 65 ° C, especially 10 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C, in particular 46 to 60 ° C, is performed.
  • the extraction temperature can be adapted to the requirements of the biological material and also be much lower or higher, as far as an extraction can still be carried out.
  • the biological material namely the beet pulp
  • the biological material is treated more gently than in the conventional method of thermal denaturation.
  • the purified extract in particular the thin juice I and II, closing in a multi-stage evaporation plant to about 70% dry matter content is thickened.
  • the sugar is obtained from the extract and / or thin juice obtained from the extraction of beet pulp treated according to the invention in a multi-stage crystallization plant.
  • the extracted biological material in particular the extracted beet pulp, are then mechanically dehydrated and, for example, mixed with molasses and preferably marketed after the thermal drying as feed, in particular as feed pellets.
  • the extraction in step (e) takes place as alkaline extraction, in particular using alkalizing agents such as lime milk and / or quicklime.
  • alkaline is understood to mean the pH of an aqueous medium of about pH 7 to about pH 14 (at 20 ° C.)
  • the alkaline extraction is at pH 7.5 to pH 11, especially at about pH 10, for example, pH 10.2 performed.
  • the present invention preferred alkaline extraction, which is carried out at low temperatures, the formation of these high molecular weight compounds, whereby in the filtration of the purified extract, in particular obtained in the sugar beet extraction by juice purification Dünnsafts I and / or Dünnsafts II, a filtration coefficient of less than 1 mm / g is achieved.
  • the alkalinity is introduced immediately before the extraction (step (e)) is carried out.
  • the alkalization of the biological material is carried out by adding the alkalizing agent directly into the cutting machine, ie the device for crushing the beets, ie in step (a) or / and subsequently in step (b) and / or in step (c).
  • This has the advantage of partial disinfection of the biological material.
  • the alkalinity is preferably introduced in the form of aqueous solutions into the biological material, preferably sprayed on.
  • at least one alkaline substance, in particular lime, such as quicklime, as a solid, preferably in powder form, is introduced into the process.
  • step (a), (b), (c), (d) and / or (e) at least one adjuvant is added to the biological material.
  • an adjuvant is understood to mean a composition or pure chemical substance which has no function in the recovered ingredient, preferably the food obtained.
  • operating materials such as condensate, but also process water, solvents, disinfectants such as formaldehyde or foam suppressants.
  • flocculants such as cationic or anionic flocculants, substances for the introduction of alkalinity and / or calcium ions such as lime, quicklime, calcium hydroxide, Caiciumsaccharat, calcium sulfate and other calcium salts and / or aluminum salts.
  • the inventively preferably supplied at least one excipient is normally introduced in the form of a solution in the biological material, preferably sprayed.
  • the at least one adjuvant is introduced as a solid, preferably in powder form.
  • step (d) particularly advantageously opens the cell walls of the beet cells, which facilitates the introduction of alkalinity and / or calcium ions into the biological material.
  • extraction in step (e) results in a further increase in the drainability of the biological material after completion of the process according to the invention, for example by pressing up to about 8 % Points dry matter content (% TS).
  • the preferred subject matter of the present invention is therefore also a process for increasing the pressability of extracted biological material, in particular sugar beet cossettes, and thus of the dry matter content achievable in the pressing, characterized in that, in a first step, an electroporation of the biological material, in particular of Sugar beet pulp according to the above-described process steps (b), (c) and (d), and in a further step, an alkaline extraction of the electroporated biological material, in particular electroporated beet pulp is performed and then extracted biological material is obtained with increased pressability.
  • a further preferred subject of the present invention is therefore also a process for obtaining extracted biological material, in particular extracted sugar beet cossettes, with a high dry matter content, preferably of about 38% DM, comprising the steps
  • step (d) performing electroporation of the processed schnitzel-juice mixture obtained in step (c) and then
  • the electroporated biological material in particular electroporated sugar beet pulp, is pressed off, preferably in a manner known per se, and subsequently extracted biological material having an increased dry matter content is obtained.
  • the subject of the present invention is therefore also a plant for the extraction and extraction of ingredients from biological material, which is used for carrying out the method according to the invention.
  • this plant for the extraction and extraction of ingredients from beet pulp has at least one device for crushing beets in beet pulp, at least one adjoining device for transporting the obtained pulp-juice mixture, at least one adjoining device for electroporation of the chip Juice mixture, at least one closing device for forwarding the electroporated chip-juice mixture and at least one adjoining device for extracting the schnitzel-juice mixture.
  • the invention relates in a further preferred embodiment, an aforementioned plant, said plant also having a device for feeding raw juice, in particular alkalized raw juice.
  • this device for feeding raw juice is designed as a line between the extractor, that is, the device for extracting the schnitzel-juice mixture, and the electroporation device. It can also be provided that the device for feeding raw juice, in particular alkalized raw juice, as a line between the extractor and apparatus for crushing the sugar beets or subsequent transport device for the resulting chip-juice mixture is performed.
  • the plant according to the invention for the extraction and subsequent recovery of ingredients from beet pulp is characterized by a particularly low construction cost compared to a reactor for Ele- leporation of beets.
  • the construction costs for the electroporation of beets is considerable, since in particular the existing beet bunker must be raised, the Elektropora- onsreaktor between beet hopper and cutting machine to install, and separate storage bunkers must be built for each cutting machine and the transport of electroporated and cut chips via snails must be made to the mash (extraction device).
  • the invention is provided in contrast, that the electroporation of chips by integration of the electroporation between cutlet band and cossette mixer.
  • the installation of the electroporation reactor takes place in the usual manhole from the chip conveyor to the chip mash.
  • the inventive device for crushing the beets to beet pulp is a Schnitzelwerk, that is, a cutting machine, preferably a drum cutting machine, which is arranged in the transport path of the beet.
  • the Schnitzelwerk is provided with an intermediate bunker for receiving the beets, which provides primarily by the Ubisternstapelung of the biological material, the necessary artwork for its comminution.
  • the extractor is preferably a tower extractor.
  • the extractor is a trough worm extractor such as a DDS extractor.
  • the extractor is a drum cell extractor, such as an RT drum.
  • At least one metering device for the entry of excipients and / or alkalinity is additionally provided.
  • this metering device contains at least one flushing line with at least one associated nozzle head for spraying solutions of auxiliaries and / or alkalinizing agents such as lime milk onto the biological material.
  • the at least one metering device is a device which serves to introduce solids, preferably pulverulent media, in particular this is a pneumatic metering device and / or a spiral conveyor.
  • the metering device is arranged in a metering region of the transport device for the schnitzel-juice mixture.
  • the metering device is arranged in a metering region of the intermediate bunker. In a further variant, the metering device is arranged in a metering region of the mash container, ie in front of or on the extractor.
  • a "dosing range" is understood to mean that bounded space from which the dosing material, that is to say the aforementioned auxiliary substances, alkalizing agents, etc., can be brought into or onto the biological material via the selected dosing device.
  • FIGURE shows a schematic representation of a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • beets are transferred to a device for crushing beets to beet pulp (1).
  • the schnitzel-juice mixture formed during comminution is fed through a device for transporting the obtained schnitzel-juice mixture (3) (Schnitzelband), an intake shaft (13) into which a device for electroporation (5) integ- is ruled.
  • the electroporated chip-juice mixture leaves the device for electroporation (5) and passes through a device for forwarding the electroporated chip-juice mixture (7) in a device for extracting the schnitzel-juice mixture (9). From the discharge of this device (9) leads a line (15) for feeding from the extraction device (9) obtained alkalized raw juice in the device for electroporation (5) or in the intake shaft (13), in which the Elektroporations- device is integrated.
  • the device for transporting the obtained schnitzel-juice mixture (3) conveys this mixture to the intake shaft (13), in which the device for Ele- electroporation (5) is integrated.
  • the apparatus for electroporation by dosing of alkalized raw juice from the line (15), which opens into the intake shaft (13) and supplies alkalized raw juice from the extraction device (9), an air-entrapped chips-juice-containing medium Mixture with a conductivity provided of 5 mS / cm.
  • the height of the intake shaft (13) is such that a bulk density of 520 kg / m 3 is achieved in the electroporation reactor (5), with no air bubbles or air bubbles remaining in the thus compressed chip-juice mixture.
  • high voltage pulses of 3 to 4 kV / cm are now used, the cell walls are digested in a conventional manner.
  • the beet pulp and juice subsequently transported via the device for forwarding (7), optionally via a mash container not shown separately, are fed to a countercurrent extraction plant (9), extracted thereinto and the extract is collected.
  • the temperature of the extraction is from 46 to 60 ° C; Preferably, a temperature well above 46 ° C, but a maximum of 60 ° C, is selected.
  • the extractor is a tower extractor, a trough screw extractor or a drum cell extractor. In the extractor, the chips are extracted in countercurrent to the extractant, namely fresh water.
  • a lime milk carbon dioxide juice purification is performed.
  • the purified extract (thin juice I and II) is processed conventionally; that is, after the thickening of the juice into a syrup, crystallization produces the sugar by further evaporation and successive crystallization.
  • the separated calcium carbonate sludge is conventionally dewatered via filter presses, not shown, and marketed as a fertilizer, so-called Carbokalk.
  • the cell juice obtained is added to a flocking aid after the previous alkalization.
  • the transport juice is then fed to a conventional static Dekanteur.
  • the Unteriauf the decanter is withdrawn and fed into the preliming of parallel processing of extract.
  • the decanter's clear-liquor is fed to its further utilization, which comprises combining it with dilute juice from the work-up of the extract.
  • the resulting extract is subjected to conventional juice purification.
  • the extracted chips are pressed in spindle presses, not shown.
  • the squeezed press water is returned to the extractor.
  • the pressed chips are conventionally thermally dehydrated, that is to say in low-temperature dryers, high-temperature dryers or evaporative dryers.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur verbesserten Gewinnung und Extraktion von Inhaltsstoffen aus Zuckerrüben (Beta vulgaris).

Description

Beschreibung
Extraktion von Inhaltsstoffen aus Rübenschnitzeln
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Extraktion und anschließenden Gewinnung von Inhaltsstoffen aus Zuckerrüben (Beta vulgaris) beziehungsweise Zuckerrübenschnitzeln.
Aus einer Vielzahl verschiedenartigen biologischen Materials, insbesondere pflanzlicher Rohstoffe wie agrikultureil gewonnener Früchte, werden bekanntermaßen mit mechanischen und/oder thermischen Verfahren wertvolle Inhaltsstoffe gewonnen. Um diese Inhaltsstoffe aus dem biologischen Material abtrennen zu können, müssen in jedem Fall die Membranen des Zellmaterials, insbesondere der Pflanzenzelle, geöffnet werden. Dies geschieht in der Regel durch mechanische Krafteinwirkungen wie Schneiden, Reiben, Walzen etc. Andere Verfahren zum Aufschluss der Zellmembranen des biologischen Materials sind der thermische Zellaufschluss, wobei die Zellmembranen durch den Temperatureinfluss denaturiert werden, oder die Kombination von thermischen Verfahren und mechanischen Verfahren. Nach dem Aufschlussprozess werden die löslichen Inhalts- Stoffe des biologischen Materials abgepresst, mit Lösungsmittel, meist Wasser, extrahiert oder im Falle nicht löslicher Stoffe ausgeschwemmt.
Solche Verfahren zur Gewinnung von Inhaltsstoffen aus biologischem Material sind besonders relevant für die Zuckerindustrie, da in Mitteleuropa bekanntermaßen zur Gewinnung von Zucker (Saccharose) Zuckerrüben (Beta vulgaris) in solchen Verfahren verarbeitet werden müssen, um daraus den Zucker zu gewinnen. Herkömmlicherweise werden dabei die gewaschenen Rüben in konventionellen Schneidmaschinen geschnitzelt und die erhaltenen Schnitzel in einer Schnitzelmaische mit heißem Wasser bei cirka 70 bis 75°C über- brüht. Dabei werden die Rübenzellen thermisch denaturiert, das heißt die Zellwände werden aufgeschlossen und dadurch durchlässig für Saccharosemoleküle. In einem anschließenden Extraktions- prozess, üblicherweise mittels Gegenstromextraktion, wird bei Temperaturen von cirka 68 bis 70°C ein saccharosehaltiger Extrakt (Roh- saft) gewonnen.
Um eine effektive Extraktion zu ermöglichen, muss bekanntermaßen ein erheblicher Anteil an Fremdwasser (Kondensat) zugesetzt werden. Zur Optimierung des Extraktionsvorgangs und zur Verminderung des Restgehalts an Zucker in den extrahierten Schnitzeln wird in den bekannten Verfahren in Bezug auf die Schnitzelmenge üblicherweise cirka 105% bis 110% Rohsaft abgezogen. Der Abzug berechnet sich aus dem Verhältnis der Extraktmenge zur eingesetzten Rübenmenge. Anschließend kann eine Saftreinigung des Extrakts durchgeführt werden.
Neben der für die Extraktion benötigten erheblichen Menge an Fremdwasser ist die Verarbeitung von biologischem Material zur Gewinnung der Inhaltsstoffe auch ein stark energieaufwändiges Verfahren. Insbesondere der thermische Aufschluss des biologischen Materials bei üblichen Temperaturen von über 70°C verlangt hohen Energieeintrag. Aber auch für den nachfolgenden Extraktionsschritt muss ein erheblicher Anteil an Fremdwasser auf Temperaturen über 70°C erhitzt und im weiteren Prozessverlauf wieder aufwändig verdampft werden. Es besteht daher aus dem Stand der Technik das Bedürfnis, biologisches Material, insbesondere Zuckerrüben beziehungsweise Zuckerrübenzellen, mit geringem Energieverbrauch aufzuschließen und durch Anwendung eines geeigneten nachgeschalteten Verfahrens die Wasser- und Energiemenge für die Gewinnung der Inhaltsstoffe aus dem biologischen Material zu reduzieren.
Technisches Problem der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Extraktion und anschließenden Gewinnung von Inhaltsstoffen aus biologischem Material, nämlich Rübenschnitzeln, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des verbesserten Verfah- rens bereitzustellen, wobei sich das verbesserte Verfahren insbesondere durch eine hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig geringem Verbrauch von Ressourcen wie Energie und Wasser auszeichnet.
Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrunde liegende technische Problem durch ein Verfahren zur Extraktion und optionalen anschließenden Gewinnung von Inhaltsstoffen aus Zuckerrüben umfassend die Schritte:
(a) Zerkleinerung der Zuckerrüben zu Rübenschnitzeln in einer Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben in Rübenschnitzel unter Erhalt eines Schnitzel-Saft-Gemisches, anschließend
(b) Zugabe von Rohsaft oder Wasser zu dem erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisch zum Erhalt eines aufbereiteten Schnitzel-Saft- Gemisches mit einer Leitfähigkeit von 2,6 mS/cm bis 10 mS/cm und
(c) Einstellen einer Rübenschnitzelschüttdichte von 400 kg/m3 bis 880000 kkgg//mm33 iinn ddeemm aauuffbbeerreeiitteetteenn SScchhnniittzzel-Saft-Gemisch in einer E lektroporationsvorrichtung, anschließend (d) Durchführen einer Elektroporation des in Schritt (c) erhaltenen aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisches und anschließend
(e) Extraktion des erhaltenen elektroporierten Schnitzel-Saft- Gemisches in einem Extraktor
und optional die Gewinnung oder Isolation von Inhaltsstoffen aus dem Extrakt des elektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches. Das technische Problem der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Anlage zur Extraktion und Gewinnung von Inhaltstoffen aus Rübenschnitzeln gelöst, umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Zer- kleinerung von Rüben in Rübenschnitzel, mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zum Transport des erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisches, mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Elektroporation des Schnitzel-Saft-Gemisches, mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Weiterleitung des elektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches und mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Extraktion des Schnitzel- Saft-Gemisches.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei der für die Elektroporation ein Medium vergleichsweise hoher Leitfähigkeit eingesetzt wird, ist unter anderem überraschend insofern, als das üblicherweise gemeinhin davon ausgegangen wurde, dass der Aufbau eines für die Elektroporation notwendigen starken elektrischen Feldes geringe Leitfähigkeiten in der Schnitzel-Saft-Suspensionslösung voraussetzt. Da bei der Elektroporation von Schnitzeln in kurzer Zeit aufgrund von Stoffübergängen, zum Beispiel Zucker und Salze, vom Schnitzel in die Suspension hohe Leitfähigkeiten auftreten, musste davon ausgegangen werden, dass größere Mengen Frischwasser in den Reak- tor nachgespeist werden müssen, um diesem Anstieg der Leitfähigkeit entgegenwirken zu können. Erfindungsgemäß konnte gezeigt werden, dass die Elektroporation von Schnitzeln, insbesondere bei Einstellung einer hohen Schüttdichte der Schnitzel, der Elektropora- tion von Rüben überlegen ist. Darüber hinaus ermöglicht es die E- lektroporation von Schnitzeln im Gegensatz zur Elektroporation von den erheblich größeren kompakteren und temperatur-trägeren Rüben das zu elektroporiende Gut, nämlich die Schnitzel, vor der E- lektroporaiton anzuwärmen. Die in der Regel in der Erntezeit kalten Rüben dagegen sind mit einem vertretbaren Energieaufwand nicht zu erwärmen. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, die Elektroporation der Schnitzel in der angegebenen Weise durchzuführen, ermöglicht es daher, dass Elektroporationsgut vorab anzuwärmen, zum Beispiel auf Temperaturen von 5 bis 40°C, vorzugsweise 10 bis 40°C, sodass anschließend aufgrund der höheren Temperaturen des Elektroporationsguts eine effizientere Elektroporation durchgeführt werden kann, beziehungsweise eine Elektroporation bei geringeren Feldstärken ermöglicht wird. Die genannte Erwärmung des Elektroporationsguts ist erfindungsgemäß allein bei Schnitzeln, nicht dage- gen bei Rüben möglich und führt zu einer entsprechenden Reduzierung der Feldstärken. Die Erfindung stellt daher ein besonders effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Verfügung.
Die Erfindung sieht vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt Zuckerrüben zu Rübenschnitzeln zerkleinert werden. Rübenschnitzel im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind zerteilte beziehungsweise in Scheiben geschnittene Rüben. Die Erfindung sieht vor, dass Zuckerrüben, zum Beispiel in einer Schneidmaschine, zu Rübenschnitzeln verarbeitet werden, wobei ein Schnitzel-Saft- Gemisch gebildet wird, welches die zerschnittenen Rüben sowie austretenden Zellsaft umfasst.
Dem Schnitzel-Saft-Gemisch wird ein Medium, zum Beispiel Wasser, vorzugsweise Rohsaft, insbesondere alkalisierter Rohsaft, zum Bei- spiel aus einer alkalischen Rübenextraktion, insbesondere alkalischen Rübenschnitzelextraktion hinzugegeben, wobei ein aufbereitetes (auch als Medium-haltig bezeichnet) Schnitzel-Saft-Gemisch erhalten wird, welche eine Leitfähigkeit von 2,6 mS/cm bis 10,0 mS/cm aufweist. In diesem Medium-haltigen Schnitzel-Saft-Gemisch, wel- ches sich bevorzugt in einer Vorrichtung zur Elektroporation befindet, wird gleichzeitig oder unmittelbar anschließend eine Schüttdichte an Rübenschnitzeln von 400 kg/m3 bis 800 kg/m3 eingestellt, wobei erfindungsgemäß bevorzugt in dem mit dieser Rübenschnitzelschütt- dichte eingestellten aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisch keine oder nur sehr geringe Lufteinschlüsse vorhanden sind. Die erfindungsgemäß eingesetzte Schüttdichte kann vorzugsweise durch einen durch zum Beispiel in einem Einfallschacht durch angestautes Schnitzelmaterial aufgebauten Vordruck bewirkt werden. Der Einsatz des Medium-haltigen Schnitzel-Saft-Gemisches unter Beachtung der vorge- nannten Schnitzelschüttdichte ermöglicht die anschließende luftein- schlussfreie Durchführung einer Elektroporation in energetisch günstiger Weise. Das elektroporierte Schnitzel-Saft-Gemisch, dass heisst also das einer Elektroporation ausgesetzte Schnitzel-Saft-Gemisch, wird anschließend zur Extraktion in einen Extraktor weitergeleitet und anschließend können dann in üblichen Verfahrensschritten Inhaltsstoffe wie Zucker gewonnen werden, zum Beispiel im Wege der Verdampfungs- und/oder Kühlungskristallisation. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein vorgenanntes Verfahren, wobei die Zugabe des Mediums und die Einstellung der Leitfähigkeit in Schritt (b) auch in Schritt (c) erfolgen können, also Schritte (b) und (c) zusammenfallen. Ebenso kann Schritt (c) zeitlich vor Schritt (b) durchgeführt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitfähigkeit in Schritt (b) und/ oder (c) auf 2,6 mS/cm bis 6,0 mS/cm eingestellt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die iinn Schritt (c) eingestellte Schüttdichte auf 450 kg/m3 bis 700 kg/m3 eingestellt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schnitzel oder das Schnitzel-Saft-Gemisch oder das aufbereitete Schnitzel-Saft-Gemisch vor der Elektroporation auf eine gegenüber den geernteten Rüben erhöhte Temperatur aufgewärmt wird, insbesondere 5 bis 40°C, vorzugsweise 10 bis 40°C, besonders bevorzugt 15 bis 35°C.
Durch die erfindungsgemäß durchgeführte Elektroporation von Rübenschnitzeln werden besonders vorteilhaft die Zellen des biologi- sehen Materials, also der Rübenschnitzel, unter Einsatz von Hochspannungsimpulsen geöffnet. Deshalb ist eine thermische Öffnung dieser Zellen für eine nachgeschaltete Extraktion nicht notwendig.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden unter „biologischem Material" Rübenschnitzel (Beta vulgaris) verstanden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter Extraktion ein Trennverfahren zum Herauslösen von bestimmten Be- standteilen, insbesondere Inhaltsstoffen, aus festen oder flüssigen Substanzemischen, insbesondere biologischem Material, mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel, wobei zwischen dem Lösungsmittel und dem gelösten Stoff, das heißt dem Inhaltsstoff des biologischen Ma- terials, keine chemischen Reaktionen stattfinden. Bei der Gewinnung von wasserlöslichen Inhaltsstoffen wie Saccharose, Inulin, Stärke aus biologischem Material wird bevorzugt Wasser als Extraktionsmittel eingesetzt, beispielsweise bei der Gewinnung von Zucker aus Zuckerrübenschnitzeln. In einer Variante können zusätzlich oder ausschließlich fettlösliche Inhaltsstoffe durch die Verwendung von überwiegend unpolaren und/oder organischen Lösungsmitteln aus dem biologischen Material gewonnen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich die Elektroporation des biologischen Materials, in einem leitfähigen Medium, nämlich in einem sich während der in Schritt (a) erfolgenden Rübenzerkleinerung bildenden Schnitzel-Saft-Gemisch beziehungsweise -Suspension, gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser oder Rohsaft, bevorzugt jedoch unter Zugabe von alkalisiertem Rohsaft, durchgeführt, wobei das biologi- sehe Material einem Hochspannungsfeld ausgesetzt wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Hochspannungsfeld in an sich bekannter Weise, beispielsweise über spannungsführende Elektroden, durch Anlegen einer Spannung, insbesondere einer Hochspannung, über das biologische Material erzeugt wird. Bevorzugt werden impulsför- mige Hochspannungsverläufe eingesetzt, aber auch periodische Wechselfelder und Gleichspannungsfelder sind vorgesehen. Die Feldstärke beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 kV/cm, vorzugsweise etwa 1 bis 5 kV/cm, insbesondere 2 bis 4 kV/cm. In einer besonders bevorzugten Variante ist die Leitfähigkeit des Mediums, worin sich das biologische Material befindet, so an die Leitfähigkeit des biologischen Materials angepasst, dass ein optimaler Feldlinienverlauf innerhalb des biologischen Materials zu erreicht wird, vorzugsweise beträgt die Leitfähigkeit circa 2,6 bis 10,0 mS/cm, insbesondere 2,6 bis 6,0 mS/cm.
Ohne auf die Theorie beschränkt zu sein, wird, da durch die Elektroporation bereits eine Öffnung der Zellen stattgefunden hat, die Anforderung an die nachfolgende Extraktion wesentlich reduziert, so dass die Extraktion des biologischen Materials bei gegenüber übli- chen Verfahren signifikant niedrigen Temperaturen stattfinden kann. Das erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren zeichnet sich daher auch dadurch aus, dass der Extraktionsschritt (e) bei einer im Versgleich zum Stand der Technik wesentlich erniedrigten Temperatur, das heißt einer Temperatur von 0 bis 65°C, insbesondere 10 bis 65°C, vorzugsweise von 45 bis 60°C, insbesondere 46 bis 60°C, durchgeführt wird. Selbstverständlich kann die Extraktionstemperatur an die Erfordernisse des biologischen Materials angepasst werden und auch noch wesentlich niedriger oder höher liegen, soweit eine Extraktion noch durchgeführt werden kann. Aufgrund der Verringe- rung der Extraktionstemperatur wird das biologische Material, nämlich die Rübenschnitzel, schonender behandelt als bei dem herkömmlichen Verfahren der thermischen Denaturierung. Dadurch ergibt sich erfindungsgemäß vorteilhaft eine Erhöhung der Abpress- barkweit des biologischen Materials, beispielsweise die Rüben- schnitze!, um cirka 2%-Punkte an %TS (TS = Trockensubstanz).
Erfindungsgemäß ist auch in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der gereinigte Extrakt, insbesondere der Dünnsaft I und II, an- schließend in einer mehrstufigen Verdampfungsanlage auf cirka 70 % Trockensubstanzgehalt eingedickt wird.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird aus dem aus der Extraktion erfindungsgemäß behandelter Zuckerrübenschnitzel erhaltenen Extrakt und/oder Dünnsaft in einer mehrstufigen Kristallisationsanlage der Zucker gewonnen. Das extrahierte biologische Material, insbesondere die extrahierten Rübenschnitzel, werden anschließend noch mechanisch entwässert und beispielsweise mit Melasse vermischt und bevorzugt nach der thermischen Trocknung als Futtermittel, insbe- sondere als Futtermittelpellets, vermarktet.
In einer bevorzugten Variante findet die Extraktion in Schritt (e) als alkalische Extraktion statt, insbesondere unter Verwendung von Al- kalisierungsmitteln wie Kalkmilch und/oder Branntkalk. Unter „alkalisch" wird in diesem Zusammenhang der pH-Wert eines wässrigen Mediums von ca. pH 7 bis ca. pH 14 (bei 20°C) verstanden. In einer bevorzugten Variante wird die alkalische Extraktion bei pH 7,5 bis pH 11 , insbesondere bei circa pH 10, beispielsweise pH 10,2 durchgeführt.
Bei einer alkalischen Extraktion können chemische Reaktionen mit dem biologischen Material nicht in allen Fällen ausgeschlossen werden, insbesondere kann ein Anteil hochmolekularem Calciumpektat gebildet werden. Bei bekannten Extraktionstemperaturen von circa 70 bis 75°C sind diese unerwünschten chemischen Reaktionen der alkalischen Extraktion so heftig, dass zum Teil große Mengen an Calciumpektat gebildet werden, welches die Filtration des gewonnenen, vorzugsweise durch Saftreinigung gereinigten Extraktes, wesentlich erschwert, so dass ein solches Verfahren, nicht in die Praxis umgesetzt werden kann. Demgegenüber vermindert die erfindungsgemäß bevorzugte alkalische Extraktion, welche bei niederen Temperaturen durch geführt wird, die Bildung dieser hochmolekularen Verbindungen, wodurch bei der Filtration des gereinigten Extraktes, insbesondere des bei der Zuckerrübenextraktion durch Saftreinigung erhaltenen Dünnsafts I und/oder Dünnsafts II, ein Filtrationskoeffizient von weniger als 1 mm/g erreicht wird.
Der Eintrag der Alkalität in das biologische Material, also zu den Rübenschnitzeln, beispielsweise in Form von Kalkmilch, Calciumhydro- xid, Caiciumsaccharat oder Branntkalk, findet bevorzugt bereits unmittelbar nach der Elektroporation (Schritt (d)) statt, zum Beispiel in einem Zwischenbunker, vor der weiteren Verarbeitung des biologischen Materials. In einer weiteren Variante wird die Alkalität ummittelbar vor der Durchführung der Extraktion (Schritt (e)) eingebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Alka- lisierung des biologischen Materials, also der Rübenschnitzel, durch Zugabe des Alkalisierungsmittels direkt in die Schneidmaschine, dass heisst die Vorrichtung zur Zerkleinerung der Rüben, also in Schritt (a), oder/und anschließend in Schritt (b) und/oder in Schritt (c). Dies hat den Vorteil einer Teildesinfektion des biologischen Materials.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird die Alkalität in Form wässriger Lösungen in das biologische Material eingebracht, bevorzugt aufgesprüht. In einer weiteren Variante wird zum Zwecke des Eintrags der Alkalität auf das biologische Material mindestens ein alkalischer Stoff, insbesondere Kalk wie Branntkalk, als Feststoff, bevorzugt in Pulverform, in das Verfahren eingebracht. Durch den Eintrag der Alkalität auf das biologische Material wird eine Verminderung des Infektionsrisikos des biologischen Materials und die Erhöhung der mikrobiologischen Stabilität des biologischen Materials und des abgetrennten Zellsafts während der Verarbeitung er- reicht. Die mikrobiologische Stabilität liegt dabei bei circa 10 KBE/ml.
In einer weiteren bevorzugten Variante wird im erfindungsgemäßen Verfahren, zum Beispiel in Schritt (a), (b), (c), (d) und/oder (e) dem biologischen Material mindestens ein Hilfsstoff zugeführt. Im Zu- sammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Hilfsstoff' eine Zusammensetzung oder chemische Reinsubstanz verstanden, welche im gewonnenen Inhaltsstoff, bevorzugt dem gewonnenen Lebensmittel, keinerlei Funktion innehat. Dies sind Betriebsstoffe wie Kondensat, aber auch Prozesswasser, Lösemittel, Desinfektionsmittel wie Formaldehyd oder Schaumdämpfungsmittel. Bevorzugt sind dies auch Flockungshilfsmittel wie kationische oder anionische Flockungshilfsmittel, Substanzen für den Eintrag von Alkalität und/oder von Calciumionen wie Kalkmilch, Branntkalk, Calci- umhydroxid, Caiciumsaccharat, Calciumsulfat und andere Calcium- salze und/oder Aluminiumsalze. Der erfindungsgemäß bevorzugt zugeführte mindestens eine Hilfsstoff wird normalerweise in Form einer Lösung in das biologische Material eingebracht, bevorzugt aufgesprüht. In einer weiteren Variante wird der mindestens eine Hilfsstoff als Feststoff, bevorzugt in Pulverform, eingebracht.
Besonders vorteilhaft werden durch die erfindungsgemäße Elektroporation des biologischen Materials in Schritt (d) die Zellwände der Rübenzellen geöffnet, was den Eintrag von Alkalität und/oder Calciumionen in das biologische Material erleichtert. Insbesondere durch die erfindungsgemäß bevorzugte Kombination von Elektroporation in Schritt (d) und der, insbesondere alkalischen, Extraktion in Schritt (e) kommt es zu einer weiteren Steigerung der Entwässerbarkeit des biologischen Materials nach Abschluss des erfindungsgemäßen Ver- fahrens, beispielsweise durch Abpressen um bis zu cirka 8%-Punkte Trockensubstanzgehalt (%TS).
Bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Erhöhung der Abpressbarkeit von extrahiertem biologischem Material, insbesondere von Zuckerrübenschnitzeln, und damit des bei der Abpressung erreichbaren Trockensubstanzanteils, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine E- lektroporation des biologischem Materials, insbesondere von Zuckerrübenschnitzeln gemäß der vorstehend ausgeführten Verfahrensschritte (b), (c) und (d), und in einem weiteren Schritt eine alkalische Extraktion des elektroporierten biologischen Materials, insbesondere elektroporierter Zuckerrübenschnitzel durchgeführt wird und anschließend extrahiertes biologisches Material mit erhöhter Abpressbarkeit erhalten wird.
Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zum Erhalt von extrahiertem biologischem Material, insbesondere von extrahierten Zuckerrübenschnitzeln, mit hohem Trockensubstanzanteil, vorzugsweise von circa 38% TS, umfassend die Schritte
(a) Zerkleinerung der Zuckerrüben zu Rübenschnitzeln in einer Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben in Rübenschnitzel unter Erhalt eines Schnitzel-Saft-Gemisches, anschließend (b) Zugabe von Rohsaft oder Wasser zu dem erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisch zum Erhalt eines aufbereiteten Schnitzel-Saft- Gemisches mit einer Leitfähigkeit von 2,6 mS/cm bis 10 mS/cm und gleichzeitig oder anschließend
(c) Einstellen einer Rübenschnitzelschüttdichte von 400 kg/m3 bis 800 kg/m3 in dem aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisch in einer E- lektroporationsvorrichtung, anschließend
(d) Durchführen einer Elektroporation des in Schritt (c) erhaltenen aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisches und anschließend
(e) Extraktion des erhaltenen elektroporierten Schnitzel-Saft- Gemisches in einem Extraktor,
wobei in einem nachfolgenden Schritt das elektroporierte biologische Material, insbesondere elektroporierte Zuckerrübenschnitzel, vorzugsweise in an sich bekannter Weise abgepresst werden und an- schließend extrahiertes biologisches Material mit erhöhtem Trockensubstanzgehalt erhalten wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch eine Anlage zur Extraktion und Gewinnung von Inhaltsstoffen aus biologischem Material, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird. Erfindungsgemäß weist diese Anlage zur Extraktion und Gewinnung von Inhaltsstoffen aus Rübenschnitzeln mindestens eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben in Rübenschnitzel, mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zum Transport des erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisches, mindes- tens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Elektroporation des Schnitzel-Saft-Gemisches, mindestens eine sich daran an- schließende Vorrichtung zur Weiterleitung des elektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches und mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Extraktion des Schnitzel-Saft-Gemisches auf. Die Erfindung betrifft in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine vorgenannte Anlage, wobei diese Anlage auch eine Vorrichtung zum Einspeisen von Rohsaft, insbesondere alkalisierten Rohsaft aufweist. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist diese Vorrichtung zum Einspeisen von Rohsaft als Leitung zwischen Extraktor, also der Vorrichtung zur Extraktion des Schnitzel-Saft-Gemisches, und der Elektroporationsvorrichtung ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zum Einspeisen von Rohsaft, insbesondere alkalisiertem Rohsaft, als Leitung zwischen Extraktor und Vorrichtung zur Zerkleinerung der Zuckerrüben oder anschließender Transportvorrichtung für das erhaltene Schnitzel-Saft- Gemisch ausgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Extraktion und anschließenden Gewinnung von Inhaltsstoffen aus Rübenschnitzeln ist durch einen besonders geringen Bauaufwand gegenüber einem Reaktor zur E- lektroporation von Rüben gekennzeichnet. Der Bauaufwand für die Elektroporation von Rüben ist beträchtlich, da insbesondere der vorhandene Rübenbunker angehoben werden muss, der Elektroporati- onsreaktor zwischen Rübenbunker und Schneidmaschine zu montieren ist, und separate Vorlagebunker für jede Schneidmaschine aufgebaut werden müssen sowie der Transport der elektroporierten und geschnittenen Schnitzel über Schnecken zur Maische (Vorrichtung zur Extraktion) erfolgen muss. Erfindungsgemäß ist' demgegenüber vorgesehen, dass die Elektroporation von Schnitzeln durch Integration des Elektroporationsreaktors zwischen Schnitzelband und Schnitzelmaische erfolgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Einbau des Elektroporationsreaktor in den üblichen Einfallschacht vom Schnitzelband zur Schnitzelmaische erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zerkleinerung der Rüben zu Rübenschnitzeln ein Schnitzelwerk, das heißt eine Schneidmaschine, vorzugsweise eine Trommelschneidmaschine, welche im Transportweg der Rüben angeordnet ist. In einer Variante ist das Schnitzelwerk mit einem Zwischenbunker zur Aufnahme der Rüben versehen, welches primär durch die Ubereinanderstapelung des biologischen Materials die nötige Druckvorlage für dessen Zerkleinerung bereitstellt.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Extraktor ein Turmextraktor. In einer Variante ist der Extraktor ein Trogschnecken-Extraktor wie ein DDS-Extraktor. In einer weiteren Variante ist der Extraktor ein Trommelzellenextraktor wie eine RT-Trommel.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zusätzlich mindestens eine Dosiervorrichtung zum Eintrag von Hilfsstoffen und/oder Alkalität vorgesehen. Diese Dosiervorrichtung enthält in einer Variante mindestens eine Spülleitung mit mindestens einem damit verbundenen Düsenkopf für das Sprühen von Lösungen von Hilfsstoffen und/oder alkalisierenden Mitteln wie Kalkmilch auf das biologische Material. In einer weiteren Variante ist die mindestens eine Dosiervorrichtung eine Vorrichtung, die dem Eintrag von Feststoffen, vorzugsweise pulverförmigen Medien dient, insbesondere ist dies ein pneumatischer Dosierer und/oder ein Spiralförderer. Vorzugsweise ist die Dosiervorrichtung in einem Dosierbereich der Transportvorrichtung für das Schnitzel-Saft-Gemisch angeordnet. In einer Variante ist die Dosiervorrichtung in einem Dosierbereich des Zwischenbunkers angeordnet. In einer weiteren Variante ist die Do- siervorrichtung in einem Dosierbereich des Maischebehälters, also vor oder an dem Extraktor angeordnet. In diesem Zusammenhang wird unter einem „Dosierbereich" derjenige umgrenzte Raum verstanden, wovon über die gewählte Dosiervorrichtung das Dosiergut, das heißt die vorgenannten Hilfsstoffe, alkalisierenden Mittel etc., in beziehungsweise auf das biologische Material gebracht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch die Figur näher erläu- tert: Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Beispiel:
Alkalische Extraktion von elektroporiertem Rübenmaterial
Aus einem Zwischenbunker für Rüben (11) werden Rüben in eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben zu Rübenschnitzeln (1) überführt. Das während der Zerkleinerung gebildete Schnitzel-Saft- Gemisch wird durch eine Vorrichtung zum Transport des erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisches (3) (Schnitzelband), einem Einfallschacht (13) zugeführt, in den eine Vorrichtung zur Elektroporation (5) integ- riert ist. Das elektroporierte Schnitzel-Saft-Gemisch verlässt die Vorrichtung zur Elektroporation (5) und gelangt über eine Vorrichtung zur Weiterleitung des elektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches (7) in eine Vorrichtung zur Extraktion des Schnitzel-Saft-Gemisches (9). Aus der Ableitung dieser Vorrichtung (9) führt eine Leitung (15) zur Einspeisung von aus der Vorrichtung zur Extraktion (9) erhaltenem alkalisierten Rohsaft in die Vorrichtung zur Elektroporation (5) beziehungsweise in den Einfallschacht (13), in den die Elektroporations- vorrichtung integriert ist.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise stellt sich wie folgt dar:
Unmittelbar geerntete oder gelagerte Zuckerrüben werden gewaschen, gegebenenfalls auf etwa 12°C erwärmt und anschließend, eventuell auch in grob geschnitzelter Form, in einen Zwischenbunker (11) unmittelbar über der Schneidmaschine (1) befördert, gelangen von dort aus in das Schneidwerk (1), werden zu Schnitzeln zerkleinert und gelangen dann über einen Übergabeschacht in eine Vorrichtung zum Transport des dabei erhaltenen Schnitzel-Saft- Gemisches (3). In den Zwischenbunker wird zur Minderung der mikrobiologischen Aktivitäten Kalkmilch dosiert.
Die Vorrichtung zum Transport des erhaltenen Schnitzel-Saft- Gemisches (3), auch als Schnitzelband bezeichnet, befördert dieses Gemisch zu dem Einfallschacht (13), in dem die Vorrichtung zur E- lektroporation (5) integriert ist. In der Vorrichtung zur Elektroporation wird durch Zudosierung von alkalisiertem Rohsaft aus der Leitung (15), die in den Einfallschacht (13) mündet und alkalisierten Rohsaft aus der Vorrichtung zur Extraktion (9) zuführt, ein lufteinschluss- freies Medium-haltiges Schnitzel-Saft-Gemisch mit einer Leitfähigkeit von 5 mS/cm bereitgestellt. Der Einfallschacht (13) ist in seiner Höhe so ausgeführt, dass in dem Elektroporationsreaktor (5) eine Schüttdichte von 520 kg/m3 erreicht wird, wobei in dem so komprimierten Schnitzel-Saft-Gemisch keine Lufteinschlüsse oder -blasen mehr vorhanden sind. In der Vorrichtung zur Elektroporation werden nun Hochspannungspulse von 3 bis 4 kV/cm eingesetzt, wobei die Zellwände in an sich bekannter Weise aufgeschlossen werden.
Die anschließend über die Vorrichtung zur Weiterleitung (7) transportierten Rübenschnitzel und -saft werden, gegebenenfalls über einen nicht gesondert dargestellten Maischenbehälter, einer Gegen- stromextraktionsanlage (9) zugeführt, in dieser extrahiert und der Extrakt aufgefangen. Die Temperatur der Extraktion beträgt von 46 bis 60°C; bevorzugt wird eine Temperatur deutlich über 46°C, maximal aber 60°C, gewählt. Der Extraktor ist ein Turmextraktor, ein Trogschnecken-Extraktor beziehungsweise ein Trommelzellen- Extraktor. Im Extraktor werden die Schnitzel im Gegenstrom zum Extraktionsmittel, nämlich Frischwasser, extrahiert.
Im Anschluss daran wird eine nicht dargestellte Kalkmilch- Kohlensäure-Saftreinigung durchgeführt. Das gereinigte Extrakt (Dünnsaft I und II) wird konventionell weiterverarbeitet; das heißt nach der Eindickung des Safts zu einem Sirup wird in Kristallisatoren durch weitere Verdampfung und sukzessive Kristallisation der Zucker gewonnen. Der abgetrennte Calciumcarbonatschlamm wird konventionell über nicht dargestellte Filterpressen entwässert und als Dün- gemittel, sog. Carbokalk, vermarktet.
Dem erhaltenen Zellsaft wird nach vorangegangener Alkalisierung ein Flockungshilfsmittel zudosiert. Der Transportsaft wird dann ei- nem konventionellen statischen Dekanteur zugeführt. Der Unteriauf des Dekanteurs wird abgezogen und in die Vorkalkungsanlage der parallel durchgeführten Aufarbeitung von Extrakt zugeführt. Der Klarlauf des Dekanteurs hingegen wird seiner weiteren Verwertung zuge- führt, welche die Vereinigung mit Dünnsaft aus der Aufarbeitung des Extraktes umfasst. Parallel dazu wird das anfallende Extrakt einer konventionellen Saftreinigung unterzogen.
Die extrahierten Schnitzel werden in nicht dargestellte Spindelpressen abgepresst. Das abgepresste Presswasser wird in den Extraktor zurückgeführt. Die Pressschnitzel werden konventionell thermisch entwässert, das heißt in Niedertemperaturtrocknern, Hochtemperaturtrocknern beziehungsweise Verdampfungstrocknern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Extraktion von Inhaltsstoffen aus Zuckerrüben umfassend die Schritte
(a) Zerkleinerung der Zuckerrüben zu Rübenschnitzeln in einer Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben in Rübenschnitzel unter Erhalt eines Schnitzel-Saft- Gemisches, anschließend
(b) Zugabe von Rohsaft oder Wasser zu dem erhaltenen Schnitzel-Saft-Gemisch zum Erhalt eines aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisches mit einer Leitfähigkeit von 2,6 mS/cm bis 10 mS/cm und
(c) Einstellen einer Rübenschnitzelschüttdichte von 400 kg/m3 bis 800 kg/m3 in dem aufbereiteten Schnitzel- Saft-Gemisch in einer Elektroporationsvorrichtung, an- schließend
(d) Durchführen einer Elektroporation des in Schritt (c) erhaltenen aufbereiteten Schnitzel-Saft-Gemisches und anschließend
(e) Extraktion des erhaltenen elektroporierten Schnitzel- Saft-Gemisches in einem Extraktor.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Leitfähigkeit in Schritt (b) auf 2,6 mS/cm bis 6,0 mS/cm eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schüttdichte in Schritt (c) auf 450 kg/m3 bis 700 kg/m3 eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt (b) und/oder im Anschluss an Schritt (d) dem Schnitzel- Saft-Gemisch Hilfsstoffe, bevorzugt Kalk und/oder Kalkmilch, zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt (e) bei einer Temperatur von 0 bis 65°C, vorzugsweise von 45 bis 60°C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt (e) eine alkalische Extraktion ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der in Schritt (b) zugeführte Rohsaft ein alkalisierter Rohsaft ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aufbereitete Schnitzel-Saft-Gemisch vor der Elektroporation auf eine Temperatur von 5°C bis 40°C, vorzugsweise 10°C bis 40°C, eingestellt wird.
9. Anlage zur Extraktion und Gewinnung von Inhaltsstoffen aus Rübenschnitzeln, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rüben in Rübenschnitzel (1), mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zum Transport des erhaltenen Schnitzel-Saft- Gemisches (3), mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Elektroporation (5) des Schnitzel-Saft-Gemisches, mindes- tens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Weiterleitung des elektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches (7) und mindestens eine sich daran anschließende Vorrichtung zur Extraktion des e- lektroporierten Schnitzel-Saft-Gemisches (9).
10. Anlage nach Anspruch 9, wobei die Anlage eine Vorrichtung zum Einspeisen von Rohsaft, insbesondere alkalisierten Rohsaft aufweist.
11. Anlage nach Anspruch 10, wobei die Anlage zum Einspeisen von Rohsaft (15) so ausgebildet ist, dass sie zur Einspeisung von Rohsaft entweder in die Vorrichtung zum Transport des Schnitzel- Saft-Gemisches (3) oder in die Vorrichtung zur Elektroporation (5) geeignet ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei diese mindestens eine Dosiervorrichtung zur Dosierung von Hilfsstoffen aufweist.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Vorrichtung zur Elektroporation (5) als Schachtreaktor ausgeführt ist.
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