DE22000C - Verfahren zur Abscheidung des Zuckers aus Melassen und Syrupen durch Erzeugung von Strontianzucker bei niedrigen Temperaturen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das Verfahren stützt sich auf folgende, nach Angabe des Erfinders bisher unbekannte Wahrnehmungen.

Trägt man in eine ca. 20 bis 2 5procentige und auf etwa 70 bis 75⁰ C. erhitzte Lösung von reinem Rohrzucker auf 1 Molekül des vorhandenen Zuckers ein Molekül Strontianhydrat Sr (OH)₂ + 8 H₂ Ο unter stetem Umrühren ein, so löst sich das letztere vollkommen auf, ohne Ausscheidung eines Saccharats. Die Lösung beider Bestandtheile ist meist nur getrübt durch eine geringe unvermeidliche Menge von kohlensaurem Strontian. Filtrirt man die warme Lösung und läfst sie, gegen Kohlensäureanziehung geschützt, erkalten, so bildet sie eine stark übersättigte Lösung von monobasischem Strontiumsaccharat. Dies Monosaccharat ist zwar für sich nur wenig löslich, da ein Theil desselben etwa 20 Theile Wasser zur Auflösung erfordert, aber die warm bereitete concentrate Lösung desselben kann nach der Abkühlung auf die gewöhnliche Temperatur eine gewisse Zeit unverändert bestehen, ohne dafs eine Ausscheidung erfolgt.

Diese übersättigte Auflösung des Monosaccharats zeigt nun je nach den Umständen ein eigenthümliches verschiedenes Verhalten, nämlich es krystallisirt entweder, unverändertes Strontianhydrat Sr (O H)₂ + 8 ZT₂ O heraus, oder es beginnt eine allmälige Ausscheidung von monobasischem Strontianzucker. Man kann diese Ausscheidungen willkürlich hervorrufen. Regt man nämlich das Auskrystallisiren der übersättigten Lösung durch Hineinwerfen von Krystallen des Strontianhydrats an, so krystallisirt Sr (Ö H₂) -f- 8 H₂ O unverändert aus; trägt man jedoch kleine Mengen eines früher bereiteten Monosaccharats in die Lösung ein, so krystallisiren fernere Mengen dieser Verbindung heraus.

Das Monosaccharat bildet warzige Massen, welche zu blumenkohlartigen Anhäufungen weiterwachsen, später aber zu einem feinkörnigen weifsen Pulver zerfallen, namentlich beim Rühren oder Schütteln. Für sich abfiltrirt und gereinigt, zeigt es nach dem Trocknen in der Luftleere über Schwefelsäure eine Zusammensetzung nach der Formel

Cj₂ H₂₂ Oy₁ SrO + s H₂ O.
Das Saccharat bildet sich auch auf kaltem Wege, wenn man die erforderliche Menge von Strontianhydrat im fein gepulverten Zustande in eine kalte Zuckerlösung einträgt und fortwährend umrührt. Die Strontianpartikelchen entziehen alsdann der Zuckerlösung allmälig den Zucker, mit dem sie sich zu dem Monosaccharat verbinden. Am zweckmäfsigsten verwendet man zu dieser Arbeitsweise das feine Mehl von Strontiankrystallen, wie es bei der sogenannten gestörten Krystallisation erhalten wird, indem man eine heifse Strontianlösung bis zu ihrer Erkaltung fortwährend durch Umrühren in Bewegung erhält. Die Bildung des Saccharats auf kaltem Wege eignet sich besonders zur Zuckergewinnung aus den Colonialmelassen von der Zuckerrohrverarbeitung, wenn dieselben einen etwas hohen Gehalt an Invertzucker besitzen. Es wird weiter unten hierauf noch zurückgekommen werden.

Auf das vorhin erläuterte Verhalten des Mono saccharats wurde das nachfolgende praktische Verfahren der Abscheidung von Zuckerstrontian aus Melassen oder Syrupen gegründet.

Beispielshalber sei eine Melasse von 50 pCt. Zuckergehalt vorausgesetzt. 1 kg dieser Melasse, entsprechend 500 g Zucker, würden 389 g krystallisirtes Strontianhydrat Sr (O H\ + 8 HO erfordern, welches mit der genannten Zuckermenge einfachbasischen' Zuckerstrontian bilden würde. Man nimmt jedoch zweckmäfsig eine etwas gröfsere Menge Strontianhydrat, und zwar um so viel mehr, dafs nach der Ausscheidung des Saccharats die Nichtzucker-Mutterlauge noch mit Stroritian gesättigt bleibt. Statt der obigen 389 g kann man 500 g nehmen, oder mit anderen Worten: ein der Polarisationszuckermenge gleiches Gewicht an . Strontiankrystallen. Statt gleicher Molekulargewichte finden sich dann auf ι ■ Molekül Zucker ca. 1 '/₄ Moleküle krystallisirtes Strontianhydrat. Dieser Strontianüberschufs von Y₄ Molekül kann übrigens auch unterbleiben oder mehr oder weniger variirt werden; er geht nicht verloren, sondern wird späterhin wiedergewonnen.

Nach der vom Erfinder und Sidersky entworfenen Löslichkeitstabelle (Neue Zeitschrift für Rübenzucker-Industrie, Bd. VIII., S. 259) erfordern 500 g Strontianhydrat ungefähr die dreifache Menge, d. i. 1 500 ecm Wasser von 89 bis 90⁰ C. zu ihrer Auflösung. Dies führt zu folgendem einfachen Verhältnifs der anzuwendenden Materialien, welches sich bei den praktischen Arbeiten bewährt hat, jedoch nach Bedürfnifs geändert werden kann. Man vermischt unter Umrühren je 1 kg Melasse mit ^:/₂ kg Strontiankrystallen, welche vorher in 1'/₂ kg Wasser nahezu bei Kochhitze gelöst worden sind. Beim Zusammentreffen dieser heifsen Lösung mit der kalten Melasse, welche sich rasch auflöst, vermindert sich die Temperatur, so dafs sich das nur in der Kochhitze entstehende zweibasische Saccharat nicht bilden kann. Die Melassestrontianlösung bleibt, abgesehen von geringen fremdartigen Ausscheidungen, wie kohlensaurem und schwefelsaurem Strontian, völlig klar.

Man würde auch die zähflüssige Melasse zuerst durch eine gewisse Wassermenge verdünnen können, um dann erst die heifse Strontianlösung zuzugeben, oder auch so verfahren können, dafs man die Melasse zunächst in der ganzen Wassermenge auflöst, die Lösung bis ca. 8o° C. erwärmt und dann das krystallisirte Strontianhydrat unter Umrühren in fester Form einträgt und auflöst. Diese letztere Art der Arbeit würde jedoch nöthig machen, das Strontiarthydrat in krystallisirter Form herzustellen, während bei den anderen Arbeitsmethoden die heifs dargestellten Laugen, wie sie beim Löschen des frisch gebrannten Ströntiananhydrids entstehen, sofort in Benutzung gezogen werden können, da sich der Gehalt dieser heifsen Laugen leicht aräometrisch feststellen läfst. Man kann ferner auch so verfahren, dafs man wasserfreien Aetzstrontian, wie er aus den Glühofen kommt, im fein gepulverten Zustande in die Melasselösung einrührt, wobei er sich in derselben löscht, unter Bildung des Saccharats.

Wie man auch gearbeitet haben mag, so läfst man die Strontianmelasselösung bis zu der gewöhnlichen Temperatur von selbst erkalten oder bewirkt diese Erkaltung durch die bekann- _t ten künstlichen Mittel (Gegenstromkühler etc.). Es scheidet sich hierbei das Saccharat nicht aus, vielmehr würde die erkaltete Mischung in der Ruhe allmälig unverändertes Strontianhydrat auskrystallisiren lassen. Wenn man aber die Mischung anhaltend oder zeitweilig umrührt, besonders aber, wenn man gleichzeitig eine kleine Menge von Saccharat aus einer früheren Darstellung durch Einrühren in der Mischung vertheilt, so beginnt sogleich die Ausscheidung des Saccharats, die sich dann fortsetzt und meist in 12 bis 24 Stunden beendet ist. Die Flüssigkeit ist dann zu einer steifen Masse erstarrt, die sich beim Umrühren zu einem dicken Brei verflüssigt. Letzterer besteht aus dem Saccharat sowie aus demselben beigemengten Krystallen des Strontianhydrats, wenn dieses in zu grofsem Ueberschusse angewendet war, beide durchtränkt mit der strontianhaltigen Nichtzucker-Mutterlauge. Man trennt das Saccharat von der Lauge in bekannter Weise, nämlich entweder durch Filterpressen oder Absaugefilter, Centrifugen u. s. w. Ausgewaschen wird es durch Wasser oder eine kalt gesättigte Lösung des Strontianhydrats. Im gereinigten Zustande erscheint das Saccharat völlig weifs. Es unterscheidet sich von dem in der Kochhitze gefällten zweibasischen Saccharat wesentlich durch seine bedeutend höhere Reinheit, denn es liefert nach der Zerlegung mit Kohlensäure eine vollkommen farblose Zuckerlösung, welche einer Filtration über Knochenkohle nicht bedarf.

Wie schon oben bemerkt, ist das in der Kälte erzeugte Saccharat nicht ganz unlöslich; daher gewinnt man in demselben nicht allen in den Melassen und Syrupen enthaltenen Zucker, sondern nur einen Theil desselben. Unter den oben angegebenen Verhältnissen erzielt man eine Ausbeute von etwa ²/₃ bis ³/₄ des vorhandenen Zuckers, während der Rest desselben in der abgetrennten Nichtzuckerlauge und der Waschflüssigkeit verbleibt. Die Ausbeute an gewinnbarem Saccharat wächst übrigens mit der Zeitdauer, welche man der Mischung läfst, bevor man die Trennung des Saccharats von der Mutterlauge vornimmt. Die Ausbeute von etwa nur ²/₃ bis ³/₄ des Gesamrntzuckers der Melassen und Syrupen ist natürlich zu gering;, als dafs das Verfahren Anspruch hätte, zu den vollkommenen gezählt zu Werden. Es gelingt

jedoch leicht, auch das letzte Drittel oder Viertel nahezu zu gewinnen, wodurch alsdann im Ganzen ca. 96 bis 97 pCt. des Gesanimtzuclsgfirih der Form des Saccharate erzielt werden und das Verfahren zu einem vollkommenen wird. Man verfährt zu diesem Behufe wie folgt:
- Die von dem ausgeschiedenen Saccharat getrennte Nichtzuckerlauge, einschliefslich ^xder Waschflüssigkeit, wird zur Ausfällung des darin noch enthaltenen Zuckers unter Zusatz von krystallisirtem Strontianhydrat zum Kochen erhitzt und so lange im Kochen erhalten, bis der Zucker als zweibasisches Saccharat ausgeschieden ist. Das Strontianhydrat mufs hierbei in solchem Ueberschufs angewendet werden, dafs die Lauge nach völliger Ausscheidung des Bisaccharats noch stark strontianhaltig bleibt. Das so gefällte Bisaccharat braucht jedoch von der Mutterlauge weder abfiltrirt noch ausgewaschen zu werden, weil dies völlig überflüssig sein würde. Man läfst es nur nach Beendigung des Kochens und Rührens in dem Fällungs- oder auch in einem besonderen Gefäfse sich am Boden absetzen, was sehr rasch erfolgt, und trennt die überstehende Nichtzucker-Mutterlauge vom Niederschlage in bekannter Weise durch Ablassen aus einem in geeigneter Höhe angebrachten Abfiufshahn, durch einen Heber oder sonstwie. Die so abgezapfte Nichtzuckerlauge setzt nach völligem Erkalten braun gefärbte Krystalle des Strontianhydrats ab, die zu den folgenden Operationen wieder verwendet werden. Nachdem der alsdann noch gelöste, sowie der an Säuren gebundene Strontian durch Ausfällung mit Kohlensäure und einem kohlensauren Alkali als kohlensaurer Strontian abgeschieden und wiedergewonnen ist, verläfst die Mutterlauge die Fabrik, um entweder als Dünger verwendet oder auf Kalisalze, Ammoniak etc. in bekannter Weise verarbeitet zu werden.

Das gewonnene, noch mit Mutterlauge durchtränkte Bisaccharat kommt nun in der Art zur Verwendung, dafs man es mit einer neuen Quantität Melasse zum Zweck einer folgenden Abscheidung von Monosaccharat in vorhin beschriebener Weise versetzt und es in dieser Melasse durch Umrühren vertheilt. Das noch heifse Bisaccharat löst sich in der kalten Melasse rasch auf, als Folge des vorhandenen Ueberschusses an freiem Zucker. Ist dies geschehen, so verdünnt man die breiigdicke Mischung unter Umrühren noch mit so viel heifs gesättigter Lösung von Strontianhydrat, dafs das molekulare Verhältnifs zwischen dem vorhandenen Gesammtzucker (Zucker der Melasse und Zucker des Bisaccharats) und dem Strontian wieder dasselbe ist, wie es oben für die Bildung von Monosaccharat angegeben worden ist, nämlich wie 1 zu ca. 1 '/₄ Molekül. Man läfst nun erkalten, bringt das Saccharat, wie früher gelehrt, zur Ausscheidung^ -und verfährt damit' in der oben angegebenen Weise. Man sieht leicht ein, dafs bei. dieser Art, zu arbeiten, der Zucker aus den Abfalllaugen vom Monosaccharat nicht verloren geht, sondern dafs er immer wieder bei der darauf folgenden Operation als Bisaccharat in den Kreislauf der Arbeiten zurückkehrt, um darauf als Monosaccharat zur Ausscheidung zu kommen. Die Melasse erfährt also eine vollkommene Zerlegung in fast reines Monosaccharat einerseits und in eine Abfalllauge andererseits, welche allen Nichtzucker enthält, und zwar derart, dafs bis auf eine unwesentliche Verlustgröfse aller Zucker gewonnen wird.

Die Abscheidung des Zuckers' für sich aus dem gereinigten Monosaccharat kann verschiedenartig bewirkt werden, nämlich:

a) indem man das in Wasser suspendirte Saccharat mit Kohlensäure zerlegt;

b) indem man das Saccharat zum Scheiden von Rübensaft verwendet oder dasselbe in mit Kalk bereits geschiedenem und filtrirtem Rübensaft zum Zweck einer nochmaligen Reinigung (Nachscheidung) einträgt und mit Kohlensäure saturirt;

c) indem man aus dem Saccharat zunächst einen Theil des Strontians als Strontianhydrat in Krystallen Sr (O H)₂ -f 8 M₂ O abscheidet ' und dann nur den Rest des gelöst gebliebenen Strontians mit Kohlensäure präcipitirt.

Diese letztere, unter c erwähnte Methode stützt sich auf das im Eingange erörterte Verhalten des Monosaccharats. Dasselbe ist nämlich in heifsem, jedoch nicht kochendem Wasser löslich (in kochendem würde sich Bisaccharat ausscheiden), und wenn man die filtrirte Lösung für sich langsam, jedoch ohne umzurühren, erkalten läfst, so krystallisirt ein Theil des Strontians als Strontianhydrat Sr (O M)₂-\-8 M₂ O an den Gefäfswänden aus der Lösung heraus, der zu neuen Fällungen wieder benutzt werden kann. Man hat dann nur nöthig,' noch den in der Zuckerlösung enthaltenen Rest des Strontians mit Kohlensäure auszufällen.

Die weitere Verarbeitung der nach der einen oder anderen unter a), b) oder c) erwähnten Methoden gewonnenen strontianfreien Zuckerlösung geschieht nach den in den Zuckerfabriken üblichen Arbeitsmethoden.

Das im Vorstehenden beschriebene Verfahren soll nach Angabe des Erfinders vor dem demselben unter P. R. No. 15385 patentirten, wie dies ausführlicher in technischer Richtung in der »Neuen Zeitschrift für Rübenzucker - Industrie, Bd. VIII., S. 2 bis 11 erörtert ist, folgende Vorzüge besitzen:

i. Wegfall kostspieliger Kühlräume, Kühlkasten und Kaltluftmaschinen für das gewonnene Saccharat, an deren Stelle einfache Kühler (am besten Gegenstromkühler) treten, da nicht feste . Massen, sondern flüssige abzukühlen sind.

2. Wegfall oder wenigstens* bedeutende Verringerung der iCryställisirbo'tftme·.'für Strontianhydrat, da' sfatt des krystalllsirten Hydrats so^ fort die heifs bereiteten gesättigten Lösungen desselben benutzt werden können.

•3. Geringerer Verbrauch an Strontianhydrat, da nur etwa ein Drittel desselben zur Durchführung der Operationen in Arbeit genommen wird.

4. Dementsprechend geringere mechanische Verluste an Strontian.

5. Gröfsere Reinheit der gewonnenen Zuckerfüllmassen.

6. Den Vortheil, anwendbar zu sein auf die Raffineriemelassen und die Rohrzuckermelassen der Colonien, sofern deren Gehalt an Invertzucker bestimmte Grenzen nicht überschreitet. Ist die Invertzuckermeiige nicht zu bedeutend; so kann man sie ignoriren oder man kann den Invertzucker vorher durch Kochen mit Kalk oder Strontian zerstören. Bei bedeutenderem Gehalt an Invertzucker benutzt man dagegen die oben besprochene Bildung des Monosaccharats auf »kaltem'Wege«, wobei man sich dann aber meist mit einer geringeren Ausbeute an Zucker begnügen rriufs, da man aus den Abfalllaugen vom Monosaccharat dann nicht immer Bisaccharat in der Kochhitze abscheiden kann, um es bei der folgenden Operation zu verwerthen. (Unter Bisaccharat ist hier immer das zweibasische Saccharat des Strontians zu verstehen.)

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren, bestehend in der Abscheidung des Zuckers aus zuckerhaltigen Flüssigkeiten als ein bei gewöhnlicher Temperatur sich bildendes Monostrontiumsaccharat.