DE3150314C2

DE3150314C2 - Verfahren zur Gewinnung einer Saccharose-Lösung aus Zuckerrüben und anderen saccharosehaltigen Pflanzen

Info

Publication number: DE3150314C2
Application number: DE19813150314
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 6750 Kaiserslautern Jochum; Georg Dipl.-Ing. 4040 Neuss Osthaus; Friedrich J. Dipl.-Ing. Zucker
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1986-03-27
Also published as: NL8204810A; BE895351A; DE3150314A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer Saccharose-Lösung aus gewaschenen und zerkleinerten Zuckerrüben und anderen saccharosehaltigen Pflanzen, wobei die Rübenschnitzel durch weitere Feinzerkleinerung in ein Mus überführt und in einer Homogenisiermaschine entweder direkt mit Dampf oder mittels Friktion auf Temperaturen im Bereich zwischen Raumtemperatur und 90 ° C erwärmt werden. Die Abtrennung der hierbei erhaltenen Saccharose-Lösung vom Zellmaterial kann in einem Dekanter erfolgen und durch weitere Entwässerungsvorrichtungen intensiviert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer Saccharoselösung aus gewaschenen und zerkleinerten Zuckerrüben oder anderen saccharosehaltigen Pflanzen, wobei die aus der Wäsche kommenden Rüben, Rübenbruchstücke und/oder Rübenschwänze bzw. Pflanzenteile durch eine Feinzerkleinerung in ein Mus überführt werden und dies unter Zugabe von Kalk in einer Homogenisiermaschine auf Temperaturen im Bereich zwischen 50⁰C und 8O⁰C erwärmt wird, worauf der erhaltene Brei aus der Maschine abgezogen und die Saccharoselösung vom Zellmaterial in einem Dekanter abgetrennt wird.

Bei der üblichen Verarbeitung der Zuckerrüben werden diese zunächst gewaschen, worauf die gereinigten Rüben, Rübenbruchstücke und Rübenschwänze den Schneidmaschinen zugeführt und dort zu den Rübenschnitzeln zerkleinert werden, die eine bestimmte Qualität aufweisen müssen, die durch eine Siline-Zahl und einen Schweden-Faktor bestimmt ist, die die Ausbildung eines Muses weitestgehend ausschließen.

Die erhaltenen Rübenschnitzel werden dann dem wichtigsten Verfahrensschritt, der Extraktion, die in der Zuckerindustrie seit langem als »Diffusion« bezeichnet wird, zugeführt, doch kann der im Zellsaft gelöste Zukker aus den Rübenschnitzeln nur dann in die Extraktionsflüssigkeit eintreten, wenn die Zellwände mechanisch geöffnet sind. Dies gelingt zumindest teilweise bereits beim Schneiden der Rüben zu Schnitzeln, und zwar zum Teil mechanisch, zum anderen Teil durch den auftretenden Druck, doch muß der Rest der Zellen durch Wärmeeinwirkung irreversibel geöffnet werden.

Diese Denaturierung soll schnell bei möglichst hohen Temperaluren erfolgen; denn während bereits bei 80⁰C in 5 min 80% aller Rübenzellen geöffnet werden, gelingt dies bei 70⁰C erst in etwa 14 min. Zwar haben diese hohen Temperaturen den weiteren Vorteil, daß Infektionen durch Mikroorganismen, die die Ausbeute bei der Saftgewinnung schmälern, weitgehend vermieden werden können, doch beginnen bereits bei 75° C die Pektinstoffe der Rüben stark zu quellen und werden abgebaut, wodurch wiederum die Saftverarbeitung beeinträchtigt wird, dies um so mehr, als gleichzeitig mit dem Quellen der Pektinstoffe ein Verkleben des Kapillarsystems im Zellgewebe der Rübenschnitzel einhergeht, wodurch der Austritt des Zuckers verlangsamt wird und ebenfalls Verluste auftreten.

Die Extraktion der Rübenschnitzel erfolgt im allgemeinen im Gegenstromverfahren mit Wassc-r wiederum bei Temperaturen im Bereich zwischen 70° C und 80⁰C, wobei eine Vorwärmung der Schnitzel, für die allerdings zusätzliche Apparaturen erforderlich sind, im allgemeinen von Vorteil ist Die Extraktionszeit beträgt, obwohl stets kurze Zeiten angestrebt worden sind und werden, auch heute noch mehr als 1 h, meist zu 1,5 h. Als Extrakiionswasser wird im allgemeinen ein mit Schwefeldioxid, Salzsäure oder Schwefelsäure auf ein pH von 5,6 bis 5,8 eingestelltes Wasser verwendet

Der bei der Extraktion anfallende Rohsaft, der nahezu alle im Zellsaft der Rübe molekular und kolloid dispers gelösten Stoffe sowie Pektin- und Eiweißstoffe und außerdem noch Fasern und Zellreste enthält, wird anschließend der Saftreinigung unterworfen, um die Nichtzucker-Stoffe (NZ-Stoffe) zu entfernen, wobei eine Kalk-Kohlensäurebehandlung angewandt werden kann, durch die diese NZ-Stoffe ausgefällt werden. Dem zu reinigenden Rohsaft werden im allgemeinen die Saftmengen noch zugeführt, die beim Abpressen der extrahierten Schnitzel anfallen. Diese abgepreßten Schnitzel mit ca 22% TS des Preßkuchens werden dann getrocknet und finden als Viehfutter Verwendung,

Das oben geschilderte und praktisch ausschließlich geübte Verfahren ist jedoch mit zahlreichen Nachteilen behaftet, und zwar nicht nur hinsichtlich der zur Extraktion erforderlichen großen Wassermengen, die bezogen auf das Rübeneinsatzmaterial 80 bis 100% betragen und einen an Zuckergehalt vergleichsweise niedrig prozentigen Dünnsaft zur Folge haben, sondern auch hinsichtlich des Kompromisses zwischen Extraktionstemperatur und Extraktionszeit, die in keinem Falle als optimal angesehen werden können. Es wurden in der Vergangenheit zwar immer wieder Versuche in verschiedener Richtung unternommen, um bessere Verfahrensbedingungen aufzufinden, doch führten diese insgesamt nicht zu einem tatsächlichen Durchbruch.

so Des weiteren ict ein Verfahren zur Herstellung eines reinen Zuckersaf'es bekannt (DE-PS 3 77 977), bei dem die von anhaftendem Schmutz befreiten Zuckerrüben entweder in einer Schnitzelmaschine zu groben Schnitzeln zerkleinert oder in Druckwalzen zu Brei zerquetscht werden. Dieser Brei wird unter Zugabe von warmem Wasser in einer Kolloidmühle weiter behandelt. Bei dieser Behandlungsweise wird als Zellmaterial der Rüben sehr fein vermählen, so daß der behandelte Brei nur in Ultrafilterpressen abgepreßt werden kann, was einen niedrigen Trockensubstanzgehalt (TS) im Preßkuchen zur Folge hat. Dies bedeutet wiederum einen hohen Energieaufwand bei der Nachtrocknung des Preßkuchens.
Gemäß dem Steckel-Verfahren nach der »Zeitschrift für die Zuckerindustrie«, 1961, Seiten 207 bis 209, werden die Zuckerrüben auf einer Maschinenreibe zu einem feinen Brei vermählen, der dann zur Abtrennung des Rohsaftes Spezialzentrifugen zugeführt wird. Der

3 4

hier abgeschleuderte Brei enthält nur einen geringen Preßkuchen mit 22% TS erzielt werden kann, fallt im

TS-Gehalt und noch etwa 50% des Anfangszuckerge- Dekanter ein Preßkuchen mit 24% TS an. Durch die

haltes der Rüben. Dieser Brei muß dann noch einer Bandfilter-bzw. Schneckenpresse lassen sich diese Wer-

gesonderten Extraktion zugeführt werden. Dieses Zwei- te auf 40 bis 50% TS steigern, und somit kann eine

stufenverfahren ist nicht nur sehr investitionsaufwendig, 5 ausgezeichnete Ausbeute an Rohsaft erzielt werden,

sondern darüber hinaus auch sehr energieaufwendig. Dieser hat einen Reinheitsquotienten > 90, d. h. enthält

Wenn der behandelte Brei noch 50% Zucker enthält, ist einen relativ geringen Anteil an Feststoffen, und kann

dies ein Anzeichen dafür, daß der Rübenaufschluß sehr vor der eigentlichen Saftreirögung und dem Eindicken in

schlecht ist. Separatoren, Bogensieben oder Hydrozyklonen weiter

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem io von Feststoffen befreit werden.

gattungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung einer Sac- Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung

charoselösung den Aufschluß der zu behandelnden Rü- sind in erster Linie darin zu suchen, daß der Rohsaft

ben oder dergleichen zu verbessern. durch das schnelle Absetzen der Feststoffe und deren

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Mus (oh- Abu ennung wengier gelöster NZ-Stoffe enthält und sone weitere Zufuhr von Wasser) in das Zentrum einer 15 mit von vornherein gegenüber dem bisher erhaltenen Homogenisiermaschine eingeführt wird, die aus einem Rohsaft reiner ist, was seine weitere Klärung erleichtert Gehäuse mit darin umlaufendem kegelstumpfförmigen und einen geringeren Melasse-Anfall zur Folgt hat, Rotor besteht, dessen Mantelfläche mit koaxialen Rin- auch wenn der Proteingehalt evtL etwas höher ist Dargen gestaffelten £>srchmessers ausgestattet ist, die je- über hinaus beträgt die bei der Mus-Behandlung mittels weils auf Lücke siehen mit gleichartigen Ringen an der 20 Dampf erfindungsgeniäß benötigte Wassermenge höchdem Rotor gegenüberliegenden Gehäuseinnenwand, stens etwa 10% gegenüber 80 bis 100% bei den bisher und dort mittels Dampf auf die gewünschte Temperatur bekannten Verfahren, bezogen auf das Einsatzmaterial, erwärmt wird. Selbst wenn beim Absüßen des Preßkuchens noch eine

Mit diesem Verfahren werden die einzelnen Zellen Wasserzugabe erforderlich ist, werden erfindungsge-

der Rüben aufgebrochen, ohne den Zf llverband zu sehr 25 maß doch höchstens insgesamt 20% Wasser benötigt,

zu zerstören. Dadurch wird der behandelte Mus besser d. h. es sind durchschnittlich 60 bis 80% weniger Wasser,

abpreßbar und die TS-Gehalte im Preßkuchen wesent- bezogen auf das Einsatzmaterial, aus dem gewonnenen

lieh erhöht, nämlich von bisher üblichen 24% TS-Gehal- Saft abzudampfen. Auch bei der Trocknung des Preßku-

ten auf ca. 35% TS. chens ist weniger Wasser zu verdampfen; wenn wäh-

Mit der verbesst ten Abpreßbarkeit wird nicht nur 30 rend bei ca. 8% trockenen Schnitzeln, bezogen auf Ein-

der Restzuckergehalt im Preßkuchen verringert, son- satzmaterial, beim Abpressen auf 22% TS ca. 250 kg

dem darüber hinaus ist der Energieaufwand für die Wasser/t Rüben zu verdampfen sind, reduziert sich die-

Nachtrocknung des Preßkuchens gegenüber der bishe- se Wassermenge auf 85 kg Wasser/t Rüben beim Ab-

rigen Nachtrocknung wesentlich verringert. pressen des Preßkuchens auf 45% TS.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird aus dem in 35 Ein weiterer entscheidender Vorteil des Verfahrens die Maschine eingeführten Mus ein Rübenbrei erhalten, gemäß der Erfindung besteht darin, daß nicht nur die aus dem sich sofort Wasser eindeutig absetzt, und bei bakteriologischen Pobleme infolge der kurzen Behandleichtem Druck kann eine stärkere Entwässerung dieses lungszeit des Einsatzmaterials bei niedrigeren Tempera-Breies leicht erreicht werden. türen und seine schnellere Aufarbeitung auf ein Min-

Es wurde gefunden, daß diese Entwässerung noch be- 40 destmaß reduziert sind, wodurch mögliche Infektions-

schleunigt werden kann, wenn dem Mus vor und/oder quellen praktisch ausgeschaltet werden können, son-

während seiner Einführung in die Homogenisiermaschi- dem daß die Saftreinigung dadurch noch beschleunigt

ne Enzyme beigemischt werden. werden kann, daß die Zugabe von Kalk bereits bei der

Beim Abpressen des erfindungsgemäß erhaltenen Wärmebehandlung des Muses möglich ist, wodurch die

Breies schon mit einem Tuch unter Auswringen wird bei 45 molekular oder kolloid dispers gelösten NZ-Stoffe

Laborversuchen ohne Mühe ein relativ blanker Saft ne- schon in dieser Verfahrensstufe größtenteils abgetrennt

ben einem trockenen Kuchen erhalten, dessen mikro- und zusammen mit dem Zellmaterial abgepreßt werden

skopische Untersuchung zeigte, daß die Zeilen der Rü- können,
ben komplett aufgebrochen waren, während der Zellverband jedoch noch weitgehend erhalten war, d. h. 50
durch die erfindungsgemäß durchgeführte mechanische
und gleichzeitig thermische Behandlung werden die Zellen des Einsatzmaterials zwar völlig aufgebrochen, der
Zellverband jedoch nicht in unerwünschter Weise zu
weit zerstört. 55

Bei der großtechnischen Duchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es natürlich zweckmäßig,
aus dem aus der Maschine abgezogenen Brei die Saccharoselösung vom Zellmaterial in einem Dekanter abzutrennen. Der dabei anfallende Dekanterkuchen kann 60
dann anschließend in an sich bekannter Weise, vorzugsweise in einer Bandfilterpresse oder einer Schneckenpresse, weiter entwässert werden. Der aus dem Dekanter ablaufende Rohsaft, der mit dem Ablauf aus der
Bandfilterpresse oder der Schneckenpresse vereinigt 65
werden kann, wird dann der Klärbehandlung zugeführt
und in der in der Zuckerindustrie üblichen Weise weiterverarbeitet. Während beim Laborversuch schon ein

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung einer Saccharoselösung aus gewaschenen und zerkleinerten Zuckerrüben oder anderen saccharosehaltigen Pflanzen, wobei die aus der Wäsche kommenden Rüben. Rübenbruchstücke und/oder Rübenschwänze bzw. Pflanzenteile durch eine Feinzerkleinerung in ein Mus überführt werden und dies unter Zugabe von Kalk in einer Homogenisiermaschine auf Temperaturen im Bereich zwischen 50⁰C und 80⁰C erwärmt wird, worauf der erhaltene Brei aus der Maschine abgezogen und die Saccharoselösung vom Zellmaterial in einem Dekanter abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mus in das Zentrum einer Homogenisiermaschine eingeführt wird, die aus einem Gehäuse mit darin umlaufendem kegelstumpfförmigen Rotor besteht, dessen Mantelfläche mit koaxialen Ringen gestaffelten Durchmessers ausgestattet ist, die jeweils auf Lücke stehen mit gleichartigen Ringen an der dem Rotor gegenüberliegenden Gehäuseinnenwand, und dort mittels Dampf auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mus vor und/oder während seiner Einführung in die Homogenisiermaschine Enzyme beigemischt werden.