DE534189C - Process for obtaining crystallized dextrose - Google Patents
Process for obtaining crystallized dextroseInfo
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Description
Verfahren zur Gewinnung kristallisierter Dextrose Gegenstand der Erfindung ist ein fabrikmäßig durchführbares Verfahren zur Herstellung von Dextrose aus Stärke, insbesondere Maisstärke, durch Kristallisierung zu einer Masse, von der der Muttersaft unter Erzielung eines im wesentlichen reinen Erzeugnisses vollständig abgeschieden werden kann.Process for obtaining crystallized dextrose object of the invention is a factory-feasible process for making dextrose from starch, especially corn starch, by crystallization into a mass from which the mother juice completely deposited to achieve an essentially pure product can be.
Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß man die Stärkelösung durch dauernde Wasserentziehung im Zustande kristallinischer Übersättigung hält, wobei die sich bildenden Kristalle in Bewegung gehalten und innerhalb der Lösung verteilt werden, bis die Kristallisation beendet ist, worauf der Muttersaft von den Kristallen getrennt wird, solange der Kristallbrei sich in flüssigem Zustande befindet. Beim Kristallisieren-geht man vorzugsweise von einer Lösung aus, die (auf die Trockensubstanz bezogen) über 9o °/a, zweckmäßig g¢ °/o und mehr Dextrose enthält, und führt die Kristallisation unter einem im wesentlichen gleichbleibenden Vakuum durch, wobei zunächst bis zur Bildung eines Stammes von Kristallen heftig und dann in dem Maße weitergekocht wild, daß die vorhandenen Kristalle sich weiterentwickeln, ohne daß im wesentlichen neue Kristalle induziert werden. Das Verkochen erfolgt, zweckmäßig unter Zusatz einer geringen Menge von Saatkristallen, so lange, bis ein Stamm von Kristallen induziert ist, worauf man die Kristalle weiter anwachsen läßt, indem das Kochen so langsam fortgesetzt wird, daß im wesentlichen keine neuen Kristalle induziert werden. Nachdem ein Stamm von Kristallen gebildet ist, kann man dem Kristall-Brei frische Lösung zuführen, und sobald die Masse der festen Phase so zugenommen hat, daß sie einen bestimmenden Faktor bildet, wird unter Erhöhung des Vakuums heftiger gekocht; es kann dann auch eine Dextroselösung von geringerer Reinheit als die ursprünglich benutzte zugesetzt werden. Die Kristallisierung wird zweckmäßig bei atmosphärischem Druck unter Temperaturerniedrigung zu Ende geführt. Handelt es sich um die Erzeugung von Dextrose der Alphaanhydridart, so wird das Vakuum zweckmäßig so geregelt, daß sich eine Kristallisationstemperatur zwischen 49 und 55' C ergibt.The invention is essentially characterized in that the starch solution is kept in a state of crystalline supersaturation by continuous dehydration, the crystals which form being kept in motion and distributed within the solution until crystallization has ended, whereupon the mother juice is separated from the crystals as long as the crystal slurry is in a liquid state. Crystallization is preferably based on a solution which (based on the dry substance) contains over 90% / a, suitably g / o and more dextrose, and the crystallization is carried out under an essentially constant vacuum, initially up to violently to form a stem of crystals and then further boiled wildly to the extent that the crystals present continue to develop without essentially inducing new crystals. The boiling is carried out, expediently with the addition of a small amount of seed crystals, until a stem of crystals is induced, whereupon the crystals are allowed to grow further by continuing the boiling so slowly that essentially no new crystals are induced. After a stem of crystals has formed, fresh solution can be added to the crystal pulp, and as soon as the mass of the solid phase has increased to such an extent that it is a determining factor, the boiling is more vigorous while increasing the vacuum; a dextrose solution of lower purity than that originally used can then also be added. The crystallization is expediently completed at atmospheric pressure with a lowering of the temperature. In the case of the production of dextrose of the alpha anhydride type, the vacuum is expediently regulated so that a crystallization temperature between 49 and 55 ° C results.
Die Erfindung ist, obwohl sie auch bei der Herstellung von Hydratdextrose mit Vorteil Anwendung finden kann, von besonderem Wert bei Anwendung auf die Erzeugung des Anhydrids, und zwar wegen der verhältnismäßig hohen Temperatur, bei der das Anhydrid kristallisiert. Überdies enthält die nach dem neuen Verfahren gewonnene Kristallmasse mehr Einzelkristalle (im Gegensatz zu Doppelkristallen und Parallelwuchsgebilden, mit welchem -Ausdruck das Zusammenwachsen zweier Kristalle mit- ihren Flächen bezeichnet werden mag) als das im Wege der Temperaturerniedrigung gewonnene Hydrat. Infolgedessen läßt sich der Muttersaft von den Kristallen in der Zentrifuge leichter abscheiden; es braucht nicht soviel gewaschen zu werden, so daß die Anfressungen der Kristalle sowie der Zuckerverlust im Waschwasser verringert werden. Ferner ist das endgültige Erzeugnis reiner, weißer, in bezug auf Größe und Gestalt der Kristalle gleichförmiger; auch hat es einen feineren Glanz und fließt leichter beim Schütten. Aus demselben Grunde und weil sich die Kristallisation vollständig oder doch zum großen Teil in der Vakuumpfanne .durchführen läßt, erfordert das neue Verfahren weniger Apparatur als die bisher angewandten.The invention, although it is also used in the manufacture of hydrate dextrose can be used with advantage, of particular value when applied to the generation of the anhydride, because of the relatively high temperature at which the Anhydride crystallizes. In addition, contains the one obtained by the new process Crystal mass more single crystals (in contrast to double crystals and parallel growth structures, Which -expression denotes the growing together of two crystals with- their surfaces may be) than the hydrate obtained by lowering the temperature. Consequently the mother juice can be separated more easily from the crystals in the centrifuge; it does not need to be washed so much that the crystals are pitted and the loss of sugar in the wash water can be reduced. Further is the final product purer, whiter, in terms of the size and shape of the crystals more uniform; it also has a finer sheen and flows more easily when poured. For the same reason and because the crystallization is complete or at least to A large part of it can be carried out in the vacuum pan, requires the new method less equipment than previously used.
In der Rohr- und Rübenzuckerindustrie ist es seit vielen Jahren allgemein üblich, den Saft beim Verkochen auf Korn durch dauernde Wasserentziehung im Zustande kristallisierender Übersättigung zu halten. Auch ist es an sich nicht neu, die sich bildenden Kristalle in Bewegung und innerhalb der Lösung verteilt zu halten. Es ist ferner beim Verkochen von Rohr-und Rübenzucker auf Korn nicht neu, die Kristallisation unter im wesentlichen gleichbleibendem Vakuum durchzuführen, wobei zunächst bis zur Bildung eines Stammes von Kristallen heftig und dann in dem Maße, weitergekocht wird, daß die vorhandenen Kristalle ohne erhebliche Neubildung sich weiterentwickeln. Auch eine Reihe weiterer oben aufgeführter und in den Ansprüchen unter Schutz gestellter Erfindungsmerkmale sind an sich auf dem Gebiete der Rohr- und Rübenzuckerfabrikation bekannt. Die Erfindung wird insoweit in der Übertragung dieser bekannten Maßnahmen auf das Gebiet der Dextroseerzeugung aus konvertierter Stärke erblickt. Es werden also die betreffenden Maßnahmen nicht allgemein, sondern ausschließlich in Anwendung auf Verfahren zur Erzeugung von Dextrose aus Stärkelösungen der eingangs gekennzeichneten Art beansprucht. Auf diesem Gebiete hat man insbesondere das Verkochen auf Korn in der Vakuumpfanne bisher überhaupt nicht für anwendbar gehalten wegen der offenbaren Unmöglichkeit, einen Kristallbrei zu erzeugen, aus dem der Muttersaft vollständig abgeschieden werden kann. Die Bemühungen, Dextrose zu kristallisieren, sind. seit der Entdeckung Kirchhoffs im Jahre 1812 im allgemeinen stets Verfahrenswegen gefolgt, die von den bei der Rohr- oder Rübenzuckerindustrie üblichen ganz und gar abweichen. Die Praxis war hier stets, Übersättigung durch Erniedrigung der Temperatur der Lösung aufrechtzuerhalten.It has been common in the cane and beet sugar industry for many years It is customary to keep the juice in a state when it is boiled on grain by continuous dehydration to keep crystallizing supersaturation. Nor is it in itself new to itself forming crystals to keep them moving and dispersed throughout the solution. It Furthermore, when boiling cane and beet sugar on grain, crystallization is not new to be carried out under a substantially constant vacuum, initially up to to the formation of a stem of crystals violently and then to the extent further boiled that the existing crystals develop without significant new formation. Also a number of others listed above and protected in the claims Features of the invention are inherently in the field of cane and beet sugar production known. The invention is so far in the transfer of these known measures looked into the field of dextrose production from converted starch. It will in other words, the measures in question are not generally applicable, but only in application to the process for the production of dextrose from starch solutions of the type identified at the outset Kind of claimed. In this area one has especially the cooking on grain in the vacuum ladle hitherto not considered applicable at all because of the reveal Impossibility of producing a crystal pulp from which the mother juice is completely can be deposited. Efforts to crystallize dextrose are up. since the discovery of Kirchhoff in 1812 in general always followed procedural paths, which deviate completely from the usual in the cane or beet sugar industry. The practice here has always been to supersaturation by lowering the temperature of the solution maintain.
Es ist nun festgestellt worden, daß bei der Berücksichtigung gewisser Tatsachen, die bisher nicht voll erkannt oder deren Tragweite in dieser Beziehung nicht vollständig verstanden wurde, eine Dextroselösung von geeigneter Beschaffenheit mit Erfolg in der Pfanne auf Korn verkocht, d. h. durch Entziehung von Wasser ohne Herabsetzung der Temperatur kristallisiert werden kann. Die in der Rohrzuckerindustrie übliche Praxis muß dabei aber in gewissen wesentlichen Beziehungen geändert werden wegen der sehr verschiedenen Eigenschaften von Dextrose- und Saccharoselösungen sowie des ebenfalls sehr verschiedenen Kristallhabitus dieser Zuckerarten. Die Kristallisation von Dextrose geht bis zu einem sehr ausgedehnten Grade exothermisch vor sich, während bei der Saccharose der Kristallisationsvorgang so wenig exothermisch ist, daß dieser Faktor in der Praxis nicht berücksichtigt zu werden braucht und in der Tat auch nicht berücksichtigt wird. In einer Dextroselösung sind, wie man annimmt, fünf isomere Formen der Dextrose enthalten, nämlich: Alphaanhydrid und Alphahydrat, deren beider spezifische Drehung -f- 12o ° ist; Betaanhydrid und Betahydrat, deren spezifische Drehung zwischen -i- 16' und + 2o' (nach C. S. Hudson -f - =9 °) liegt und eine bisher als Theta bekannte Dextrose, die offenbar ein Übergangsprodukt zwischen den Alpha- und Betaformen ist. Das Alphahydrat und Alphaanhydrid, die gewöhnliche _ Handelsdextrose sowie das Betaanhydrid sind anscheinend die einzigen Formen, die sich kristallisieren lassen.It has now been established that when taking into account certain Facts not previously fully recognized or their implications in this regard was not fully understood, a dextrose solution of suitable nature successfully cooked in the pan on grain, d. H. by withdrawing water without Lowering the temperature can be crystallized. The ones in the cane sugar industry However, normal practice must be changed in certain essential respects because of the very different properties of dextrose and sucrose solutions as well as the very different crystal habit of these types of sugar. The crystallization of dextrose is exothermic to a very extensive degree, while In the case of sucrose, the crystallization process is so little exothermic that it does Factor need not be taken into account in practice and indeed does is not taken into account. In a dextrose solution there are believed to be five isomers Forms of dextrose contain namely: alpha anhydride and alpha hydrate, both of which specific rotation -f- is 12o °; Beta anhydride and beta hydrate, their specific Rotation between -i- 16 'and + 2o' (after C. S. Hudson -f - = 9 °) and one Dextrose previously known as theta, which appears to be a transitional product between the Alpha and Beta forms is. The alpha hydrate and alpha anhydride, the common _ Commercial dextrose as well as the beta anhydride are apparently the only forms that let themselves crystallize.
Diese fünf Isomeren (es können auch mehr sein) haben, wenn sie in Lösung sind, das Bestreben, einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, einerlei, ob die Lösung ursprünglich aus einer Form oder aus sämtlichen Formen in verschiedenen Mengen besteht, und die Gleichgewichtsmischung zeigt eine spezifischeDrehung von -j- 52'. Befindet sich eine Form im Überschuß, so geht sie in die anderen Formen über. Der Prozeß ist umkehrbar und hängt von den Mengenverhältnissen zwischen den verschiedenen Formen ab. Die Erscheinung beruht auf der Massenwirkung und kann als Tautomerismus bezeichnet werden. Der Übergang erfolgt vom Alphaanhydrid über das Alphähydrat zu der Ubergangsfbrm und dann über das Betahydrat zum Betaanhydrid oder in der umgekehrten Reihenfolge vom Betaanhydrid bis zum Alphaanhydrid, d. h. der Übergang von einer Anhydridform in die andere bedingt die Zuführung von Wasser zum Molekül und anschließend die Wiederabscheidung vom Wasser. Das kristallisierte Alphahydrat weist sowohl pseudomorphische Kristallformen von kleiner, flocken-oder blattartiger Struktur wie auch die Tablettform auf, die als die normale betrachtet werden kann. Die pseudomorphen Formen müssen vermieden werden, wenn der Kristallbrei reinigungsfähig sein soll, da sie unter dem Einfluß der in der Zentrifuge entwickelten Kräfte zusammenbrechen. Das Alphaanhydrid kristallisiert normalerweise in Form von gut entwickel, ten Prismen, aber unter gewissen Umständen mit der Tendenz zum Doppel- und Parallelwuchs. Diese Tendenz muß verhindert oder beschränkt werden, um ein Erzeugnis zu gewinnen, das die am meisten erwünschten Eigenschaften hat. Das Betaanhydrid hat die Tendenz, in Form von Prismen zu kristallisieren, die denen des Alphaanhydrids ähnlich, aber etwas länglicher sind. Es neigt -zur Bildung von Doppelkristallen und zum Parallelwuchs und kristallisiert auch in Formen, die zwar in drei Richtungen genügende Größe aufweisen, um reinigungsfähig zu sein, die aber in ihrer Flächenentwicklung unzulänglich sind, so daß sie nicht den Glanz der normalen Kristalle erreichen. Bei Übersättigung findet ein Kristallisieren in ausschließlich einer Kristallart statt, wenn die Lösung zugunsten der betreffenden Art stark unausgeglichen ist. Sind aber die Bedingungen nicht während des ganzen Kristallisationsvorganges einer Kristallart ausgesprochen günstig, so können auch die anderen kristallisierbaren Arten entstehen, d. h. wenn die Lösung beispielsweise zunächst zugunsten des Alphaanhydrids und dann zugunsten des Alphahydrats unausgeglichen ist, wie es bei zu schneller Herabsetzung der Temperatur in den Hydratbereich vorkommen kann, so werden aus den angeführten Gründen beide Kristallarten gebildet, und die Kristallmasse ist nicht oder doch nicht vollständig reinigungsfähig. Der Faktoren, die eine Gleichgewichtsstörung zwischen den verschiedenen Dextroseformen in der Lösung herbeiführen - diese Formen setzen zweifellos eine Änderung in der Molekularstruktur voraus - sind verschiedene, und diese Faktoren bleiben unter gewöhnlichen Verhältnissen während des Kristallisationsvorganges nicht konstant. So ändert die Ausscheidung von Dextrose der einen Form aus der Lösung durch den Kristallisationsvorgang nicht nur das Gleichgewicht zwischen der festen und flüssigen Phase, sondern stört auch das Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Dextroseisomeren im Muttersaft und ferner das Verhältnis zwischen den Verunreinigungen und der in Lösung befindlichen Dextrose. Der Einfluß aller dieser Veränderungen auf die Kristallisation muß berücksichtigt werden. . Beispielsweise wird die Anwesenheit von fester Phase einer Dextroseart in der Lösung das Gleichgewicht in der der Bildung von Kristallen der betreffenden Art günstigen Richtung stören. Übersättigung bei verhältnismäßig hohen Temperaturen begünstigt die Kristallisierung in Form von Alpha-oder Betaanhydrid, wobei die Betaform zuerst bei der höheren Temperatur kristallisiert. Übersättigung bei niedrigen Temperaturen begünstigt die Kristallisation in Form des Alphahydrats. Die Menge und die Beschaffenheit der Verunreinigungen beeinflußt gleichfalls die erzeugte Kristallart. Eine unreine Lösung neigt zum Kristallisieren in der Hydratform. Die Viskosität der Lösung beeinflußt zwar nicht direkt, wohl aber mittelbar die Kristallart, da sie den Kristallisationsvorgang verlangsamt; im übrigen ist sie selbst ein veränderlicher Faktor sowohl anfangs in der konvertierten Lösung, wie auch wenn die Lösung an gelöster Dextrose ärmer geworden ist. Der Einfluß ist deshalb in dem einen Stadium des Kristallisationsvorganges ein anderer wie in einem anderen Stadium.These five isomers (there may be more), when in solution, tend to reach a state of equilibrium, regardless of whether the solution originally consists of one form or of all forms in different amounts, and the equilibrium mixture shows a specific rotation from -j- 52 '. If one form is in excess, it passes over into the other forms. The process is reversible and depends on the proportions between the various forms. The phenomenon is based on the mass action and can be called tautomerism. The transition takes place from the alpha anhydride via the alpha hydrate to the transition form and then via the beta hydrate to the beta anhydride or in the reverse order from the beta anhydride to the alpha anhydride, i.e. the transition from one form of anhydride to the other requires the supply of water to the molecule and then the redeposition of the Water. The crystallized alpha hydrate has pseudomorphic crystal forms of small, flaky or sheet-like structure as well as the tablet form, which can be regarded as the normal one. The pseudomorphic forms must be avoided if the crystal slurry is to be cleanable, since they collapse under the influence of the forces developed in the centrifuge. The alpha anhydride usually crystallizes in the form of well-developed prisms, but under certain circumstances with a tendency to double and parallel growth. This tendency must be prevented or limited in order to obtain a product which has the most desirable properties. The beta anhydride has a tendency to crystallize in the form of prisms that are similar to those of the alpha anhydride, but somewhat more elongated. It tends to form double crystals and to parallel growth and also crystallizes in forms which, although they are large enough in three directions to be cleanable, are inadequate in their area development, so that they do not achieve the luster of normal crystals. In the case of oversaturation, crystallization takes place in only one type of crystal, if the solution is strongly unbalanced in favor of the type in question. However, if the conditions are not particularly favorable during the entire crystallization process of a type of crystal, the other types of crystallization can also arise, i.e. if the solution is initially unbalanced in favor of the alpha anhydride and then in favor of the alpha hydrate, as is the case if the temperature is lowered too quickly in the Hydrate area can occur, both types of crystal are formed for the reasons given, and the crystal mass is not or at least not completely cleanable. The factors which disturb the equilibrium between the various forms of dextrose in the solution - these forms undoubtedly presuppose a change in the molecular structure - are different, and these factors do not remain constant under ordinary conditions during the crystallization process. The elimination of dextrose of one form from the solution by the crystallization process not only changes the equilibrium between the solid and liquid phase, but also disturbs the equilibrium between the various dextrose isomers in the mother juice and also the ratio between the impurities and the dextrose in solution . The influence of all these changes on the crystallization must be taken into account. . For example, the presence of a solid phase of a type of dextrose in the solution will disturb the equilibrium in the direction favorable to the formation of crystals of the type in question. Supersaturation at relatively high temperatures favors crystallization in the form of alpha or beta anhydride, the beta form crystallizing first at the higher temperature. Supersaturation at low temperatures promotes crystallization in the form of the alpha hydrate. The amount and nature of the impurities also affect the type of crystal produced. An impure solution tends to crystallize in the hydrate form. The viscosity of the solution does not influence the type of crystal directly, but does influence it indirectly, since it slows down the crystallization process; otherwise it is itself a variable factor both initially in the converted solution and when the solution has become poorer in dissolved dextrose. The influence is therefore different in one stage of the crystallization process than in another stage.
Die Schwierigkeiten, die die Aufrechterhaltung günstiger Bedingungen für die Erzeugung einer Kristallart unter möglichstem Ausschluß anderer verursacht - dies ist, wie gesagt, nötig, um einen vollständig reinigungsfähigen Kristallbrei sowie ein Wachstum von Kristallen mit den gewünschten Eigenschaften zu erzielen -, sind also bedingt durch Faktoren, die bei der Kristallisierung von Rohr- oder Rübenzucker nicht in Frage kommen, nämlich durch den exothermischen Charakter der Reaktion; die Tatsache, daß die Dextroselösung ein Gemisch von Isomeren darstellt (vgl. E. F. Armstrong »Carbohydrates and Glucosides«, 4. Auflage, S. Z2z), die die Tendenz haben, unter spezifisch verschiedenen Bedingungen zu kristallisieren und den Einfluß der Verunreinigungen, die in einer gewöhnlichen Lösung aus konvertierter Stärke in verhältnismäßig großen Mengen vorhanden und von höchst komplizierter und veränderlicher Beschaffenheit sind.The difficulties involved in maintaining favorable conditions caused for the production of one type of crystal with the possible exclusion of others - As I said, this is necessary in order to obtain a completely cleanable crystal slurry as well as to achieve growth of crystals with the desired properties -, are therefore due to factors that occur in the crystallization of pipe or Beet sugar out of the question, namely due to the exothermic nature of the Reaction; the fact that the dextrose solution is a mixture of isomers (see E. F. Armstrong "Carbohydrates and Glucosides", 4th edition, p. Z2z), the Have a tendency to crystallize under different specific conditions and the influence of the impurities that are converted from an ordinary solution Starch is available in relatively large quantities and is extremely complex and changeable in nature.
Es ist nun aber festgestellt worden, daß es im Widerspruch zu der fest gebildeten Meinung vom Gegenteil, wie sie in einer umfangreichen Literatur über den Gegenstand zum Ausdruck kommt, möglich ist, kristallinische Dextrose fabrikmäßig durch Verkochen auf Korn herzustellen, d. h. durch Aufrechterhaltung der Übersättigung im Wege der Entziehung von Wasser ohne wesentliche Änderung der Temperatur, und daß ferner das auf diese Weise gewonnene Erzeugnis Eigenschaften besitzt, die es der kristallinischen Dextrose, wie sie bisher im Wege der Temperaturerniedrigung erzeugt wurde, überlegen ist. Dies neue Verfahren mag in Anwendung auf die Herstellung von Anhydriden (Alpha- und Beta-) sowie des Alphahydrats nunmehr beschrieben werden. Erzeugung der Anhydride. Man geht vorzugsweise von einer Lösung aus, die eine höhere Reinheit besitzt als die der üblichen aus konvertierter Stärke gewonnenen Dextroselösung, die etwa 89 bis go% Dextrose, auf die Trockensubstanz bezogen, enthält. Es können allerdings auch weniger reine Lösungen benutzt werden; das erfordert aber größere Sorgfalt und bessere Überwachung der Duchführung des Verfahrens. Es hat-sich gezeigt, daß ein Zucker, der alle öbenerwähnten guten Eigenschaften besitzt, leicht aus einer Lösung von 940/, Reinheit gewonnen werden kann. Dies kann durch Kristallisieren nach irgendeinem bekannten Verfahren geschehen; da aber eine Reinheit von zoo °/o nicht angestrebt wird, kann man beim Kristallisieren weniger Sorgfalt anwenden, und die gereinigte Kristallmasse braucht nicht mit Wasser gewaschen zu werden. Der Zucker wird in Wasser gelöst und nach oder ohne Filtrierung in eine Vakuumpfanne bei geeigneter Dichte, etwa 30'B6, eingeführt und dann bis auf eine Dichte konzentriert, die zwischen 4.3 und 49'B6 liegen kann (die Dichte ist wegen der schlechteren Löslichkeit der Dextrose etwas geringer als die in der Rohrzuckerindustrie übliche). Dann wird der Saft auf eine Temperatur gebracht, die zwischen 49 und 7z° C liegt, je nach der Art der zu bildenden Kristalle sowie der Eigenart und der Menge der vorhandenen Unreinigkeiten. In diesem Zustande ist die Lösung etwas übersättigt, aber nicht so weit, daß Kristallbildung, wenigstens in irgendwie erheblichem Maße, einträte. - Soll Betaanhydrid erzeugt werden, so hält man die Temperatur in der Nähe der oberen Grenze des Temperaturbereichs, bei Alphahydrat in der Nähe der unteren Grenze und für Alphaanhydrid in mittlerer Höhe, etwa zwischen 49 und 55'. Der Saft wird dann mit trockenen Kristallen oder einem Gemisch von Kristallen und Muttersaft der gewünschten Isomere angesät, und zwar in einem Verhältnis, das sich mit der Beschaffenheit und der Menge der Unreinigkeiten ändert. Handelt es sich insbesondere um die Herstellung von Alphaanhydrid, so kann man bei einer Temperatur von 55' und einer Dichte des Saftes von 45' Be (unter der Annahme einer Ausgangslösung von 940/, Reinheit und durchschnittlicher Beschaffenheit in bezug auf die Natur der Verunreinigungen) 1/Z °/o Saat (auf die Trockensubstanz bezogen) benutzen, was reichlich viel ist. Beträgt die Reinheit 9 so braucht die Saat nur eine Spur auszumachen, oder sie kann ganz in Fortfall kommen. Sind die Konzentration und die Verunreinigungen solche, daß die Lösung eine hohe Zähflüssigkeit 'besitzt, so ist die Saatmenge zu erhöhen. Ein Saft von 9o °/o Reinheit granuliert bei 6o' C und einer Dichte von 48 ' B6. Das Ansäen, das in der Rohrzuckerindustrie lediglich den Kristallisationsvorgang beschleunigen soll, ist bei der Dextroseerzeugung nötig, wenn nicht die Lösung von ungewöhnlich hoher Reinheit ist. Nunmehr beginnen neue Kristalle der betreffenden Art sich zu bilden, vorausgesetzt, z. daß die Kristallisation nicht durch zu heftige Wärmeanwendung verhindert wird, da verhältnismäßig große Wärmemengen durch die Kristallisation selbst frei werden; 2. daß die Verunreinigungen nicht die Löslichkeit der betreffenden in Entstehung begriffenen Isomere so gesteigert haben, daß die Lösung ungenügend übersättigt ist; 3. daß die Zähflüssigkeit nicht zu groß ist, um die freie Verteilung der Saat und der gebildeten Kristalle innerhalb der Flüssigkeit zu verhindern.However, it has now been established that, contrary to the firmly established opinion of the contrary, as expressed in an extensive literature on the subject, it is possible to manufacture crystalline dextrose in the factory by boiling it on grain, i.e. by maintaining the supersaturation in the Ways of removing water without any significant change in temperature, and that, furthermore, the product obtained in this way has properties which it is superior to crystalline dextrose, as it has hitherto been produced by means of lowering the temperature. This new process may now be described as applied to the production of anhydrides (alpha and beta) as well as the alpha hydrate. Generation of the anhydrides. It is preferable to start from a solution which is of a higher purity than that of the customary dextrose solution obtained from converted starch, which contains about 89 to 20% dextrose, based on the dry substance. However, less pure solutions can also be used; but this requires greater care and better monitoring of the implementation of the procedure. It has been shown that a sugar which has all the above-mentioned good properties can easily be obtained from a solution of 940% purity. This can be done by crystallization by any known method; but since a purity of zoo per cent is not sought, less care can be taken in crystallizing, and the purified crystal mass does not need to be washed with water. The sugar is dissolved in water and, after or without filtration, introduced into a vacuum pan at a suitable density, about 30'B6, and then concentrated to a density that can be between 4.3 and 49'B6 (the density is because of the poorer solubility of the Dextrose slightly lower than that common in the cane sugar industry). The juice is then brought to a temperature between 49 and 70 ° C, depending on the type of crystals to be formed and the nature and amount of the impurities present. In this state the solution is somewhat supersaturated, but not so far that crystal formation would occur, at least to any considerable extent. - If beta anhydride is to be produced, the temperature is kept close to the upper limit of the temperature range, for alpha hydrate close to the lower limit and for alpha anhydride at a medium level, approximately between 49 and 55 '. The juice is then seeded with dry crystals or a mixture of crystals and mother juice of the desired isomers in a ratio which varies with the nature and amount of the impurities. In the case of the production of alpha anhydride in particular, at a temperature of 55 ' and a juice density of 45' Be (assuming a starting solution of 940 /, purity and average consistency with regard to the nature of the impurities) Use 1/2% of the seeds (based on dry matter), which is plenty. If the purity is 9, the seed only needs to make out a trace, or it can disappear entirely. If the concentration and the impurities are such that the solution has a high viscosity, the amount of seed must be increased. A juice of 90% purity granulates at 60 ° C and a density of 48 ° B6. Seeding, which in the cane sugar industry is only intended to accelerate the crystallization process, is necessary in the production of dextrose if the solution is not of unusually high purity. Now new crystals of the species in question begin to form, provided e.g. that the crystallization is not prevented by excessive application of heat, since relatively large amounts of heat are released by the crystallization itself; 2. that the impurities have not increased the solubility of the isomers in question to such an extent that the solution is insufficiently supersaturated; 3. That the viscosity is not too great in order to prevent the free distribution of the seeds and the crystals formed within the liquid.
Ist die Übersättigung unangemessen oder die Viskosität zu hoch, so kann die Bildung neuer Kristalle durch Erhöhung der eingeführten Saatmenge oder auch dadurch unterstützt werden, daß man einen stärkeren Umlauf herbeiführt, indem man die Masse mit Rührvorrichtungen bearbeitet oder Luft, Wasser oder andere geeignete Mittel einführt. Zu hohe Konzentrationen müssen vermieden werden, damit die Übersättigung der anderen Isomeren in der Lösung nicht so groß wird, daß deren Kristallisation herbeigeführt wird, d. h. jede kristallisierbare Isomere hat eine gewisse Kristallisationsgeschwindigkeit, die mit der Temperatur und anderen Bedingungen veränderlich ist. Wenn die Bedingungen die Kristallisation einer Isomere begünstigen, so gehen die anderen gemäß der Erscheinung des Tautomerismus in die Form über, die in der Kristallisierung begriffen ist, so daß das Gleichgewicht aufrechterhalten wird, es sei denn, daß die Übersättigung so groß ist, daß diese anderen Formen gezwungen werden, in die feste Phase Überzugehen. Eine verhältnismäßig größere Zahl von Kristallen, wenigstens zwei- oder dreimal soviel als bei Saccharose, soll induziert werden, damit wegen der geringeren Kristallisationsgeschwindigkeit die Kochzeit innerhalb wirtschaftlich zulässiger Grenzen gehalten werden kann. Wenn eine hinreichende Masse von Kristallen der gewünschten Art sich gebildet hat, wird das Kochen so intensiv fortgesetzt, daß eine Zirkulation gesichert ist, aber nicht intensiver, als der außer Lösung kommende Zucker sich 'auf der Masse der vorhandenen Kristalle absetzt. Für dieses Stadium der Behandlung, in dem die bereits gebildeten Kristalle sich zu der gewünschten Größe aufbauen, zweckmäßig ohne Bildung neuer Kristalle, sollen die folgenden Bedingungen innegehalten werden: Die Verdampfung muß erheblich langsamer vor sich gehen als bei der Herstellung von Saccharose, da die Kristallisationsgeschwindigkeit von Dextrose natürlich eine geringere ist als die der Saccharose und diese Geschwindigkeit weiter verringert wird, da sie von der tautomerischen Umwandlung abhängt, die stattfinden muß, bevor die Kristallisierung fortgesetzt werden kann. Das Arbeitsgut soll so flüssig wie möglich sein, flüssiger als es bei der Behandlung von Rohrzuckerlösungen üblich ist, da die Viskosität im Falle der Dextrose der Kristallisation ein größeres Hindernis bietet; auch ist es wichtig, daß die Kristalle zirkulieren und sich gleichförmig entwickeln, da sie sonst zusammenwachsen und sich abnormal verlängern können. Ist die Masse zu dickflüssig, so kann sie mit Wasser oder mit frischer Lösung verdünnt werden, oder es können höhere Temperaturen Anwendung finden. Wenn die feste Phase zunimmt, so kann man auf diese Bedingungen weniger Rücksicht nehmen, da das Vorhandensein großer Mengen fester Phase einer Isomere die Kristallisation der betreffenden Isomere stark anregt und die Kristallisation der anderen Isomeren hindert, auch wenn andere Bedingungen an sich gerade den entgegengesetzten Einfluß haben könnten. Im Verlaufe dieses Stadiums der Behandlung kann deshalb das Kochen lebhafter durchgeführt werden, und die Konzentrationen des Muttersaftes sowie die Aufrechterhaltung von- Temperaturen, die speziell der Kristallisierung des Alphaanhydrids günstig sind, können in gewissem Maße außer acht gelassen werden; allerdings kann die Konzentration im allgemeinen nicht so weit getrieben werden, wie es in der Rohrzuckerfabrikation üblich ist. Das bedeutet, daß das Vakuum erhöht werden kann, wenn es nicht bereits das Höchstmaß erreicht hat, für das der betreffende Verkocher gebaut ist. Wenn die feste Phase zunimmt, können auch Säfte von geringerer Reinheit als die des Saftes, mit dem der Verkocher angesetzt wurde, in den Verkocher eingeführt werden, obwohl geringe Reinheit der Kristallisierung des Anhydrids ungünstig ist. Bei Beendigung der Behandlung wird die Dichte des Muttersafts gewöhnlich etwa 42 ' B6 betragen. -Es ergibt sich also, daß der Prozeß in drei Stufen durchgeführt wird: i. die Konzentration der Lösung, die bis etwa zum Übersättigungspunkt bei irgendeiner Temperatur oder irgendeinem Kochgrade getrieben werden kann; z. die Induzierung von Kristallen (zweckmäßig durch geringe Mengen Saatkristalle eingeleitet), die für gewöhnlich einen Zeitraum von wenigen Minuten bis % Stunde erfordert und auch unter den ungünstigsten Verhältnissen nicht mehr als z oder 3 Stunden in Anspruch nehmen soll, wobei die Menge der zu induzierenden Kristalle von der Größe der Kristalle abhängt, die für die fertige Beschickung gewünscht wird, obwohl, allgemein gesprochen, die Kristalle erheblich kleiner sind als diejenigen, die aus Saccharoselösungen gewonnen werden können; 3. das Wachsenlassen der bereits gebildeten Kristalle, welcher Vorgang für gewöhnlich in 6 bis 7 Stunden beendet sein, auf keinen Fall aber io bis 1z Stunden in Anspruch nehmen soll.If the supersaturation is inadequate or the viscosity is too high, so can increase the amount of seed introduced or the formation of new crystals can also be supported by bringing about a stronger circulation by the mass is processed with stirrers or air, water or other suitable Introduces means. Too high concentrations must be avoided to avoid oversaturation of the other isomers in the solution does not become so large that their crystallization is brought about, d. H. every crystallizable isomer has a certain rate of crystallization, which is variable with temperature and other conditions. If the conditions favor the crystallization of one isomer, the others proceed according to the phenomenon of tautomerism into the form that is in the process of crystallization, so that the equilibrium is maintained unless the supersaturation is so great that these other forms are forced to pass into the solid phase. A relatively larger number of crystals, at least two or three times as much as sucrose should be induced, because of the slower crystallization rate the cooking time can be kept within economically permissible limits. if a sufficient mass of crystals of the desired type has formed the boiling is continued so intensely that circulation is assured, but not more intensely than the dissolving sugar settles on the mass of the existing ones Crystals settle. For this stage of treatment in which the already formed Crystals build up to the desired size, expediently without the formation of new ones Crystals, the following conditions should be kept: Evaporation must go much slower than in the production of sucrose, because the rate of crystallization of dextrose is, of course, less than that that of sucrose and this rate is further reduced as it is of depends on the tautomeric conversion that must take place before crystallization can be continued. The work item should be as fluid as possible, more fluid than is usual in the treatment of cane sugar solutions, since the viscosity im The case of dextrose presents a greater obstacle to crystallization; also it is It is important that the crystals circulate and develop uniformly as they otherwise they can grow together and elongate abnormally. If the mass is too thick, so it can be diluted with water or with fresh solution, or higher temperatures can be used. When the solid phase increases, so one can take less consideration of these conditions than the presence large amounts of solid phase of an isomer result in the crystallization of the relevant isomers strongly stimulates and prevents the crystallization of the other isomers, even if others Conditions in themselves could just have the opposite influence. During at this stage of the treatment the cooking can therefore be carried out more vigorously, and the concentrations of the mother juice as well as the maintenance of temperatures, which are especially favorable to the crystallization of the alpha anhydride can in a certain way Dimensions are disregarded; however, the concentration can in general are not taken as far as is customary in cane sugar production. This means that the vacuum can be increased if it is not already at its maximum has reached, for which the cooker in question is built. When the solid phase increases, juices can also be of a lower purity than that of the juice with which the Cooker was set up to be introduced into the cooker, although low purity the crystallization of the anhydride is unfavorable. Upon termination of treatment the density of the mother juice will usually be about 42 'B6. -It turns out that is, the process is carried out in three stages: i. the concentration of Solution up to about the point of supersaturation at any temperature or any Cooking degrees can be driven; z. the induction of crystals (expediently by small amounts of seed crystals are introduced), which usually lasts for a period of Requires a few minutes to an hour and even under the most unfavorable conditions should not take more than z or 3 hours, the amount of the to inducing crystals depends on the size of the crystals used for the finished Loading is desired although, generally speaking, the crystals are substantial are smaller than those that can be obtained from sucrose solutions; 3. Letting the crystals already formed grow, which is the usual process be finished in 6 to 7 hours, but by no means 10 to 10 hours should take.
Der ganze Prozeß einschließlich Konzentrierung und Kristallisierung nimmt deshalb 6 bis S Stunden in Anspruch gegenüber einem Zeitraum von 1l/2 bis 2 Stunden bei der Rohrzuckerfabrikation. Wenn wegen der Menge oder der Beschaffenheit der Verunreinigungen der Kristallbrei in der dritten Behandlungsstufe eine höhere Viskosität besitzt, oder wenn der Kristallisationsgrad aus irgendeinem Grunde langsam ist, so kann man das Arbeitsgut, dessen Muttersaft eine Dichte von 4-z' B6 hat, bei atmosphärischem Druck, wie bei dem eine Erniedrigung der Temperatur bedingenden Verfahren, in einen Kristallisator laufen und hier unter Umrühren und passender Temperaturerniedrigung verweilen lassen, bis die Kristallisierung soweit wie möglich durchgeführt ist.The whole process including concentration and crystallization therefore takes 6 to 5 hours compared to a period of 1l / 2 to 2 hours for cane sugar production. If because of the quantity or the nature the impurities in the crystal slurry in the third treatment stage are higher Viscosity, or if the degree of crystallization is slow for some reason is, then the working good whose mother juice has a density of 4-z 'B6, at atmospheric pressure, as in the case of the lowering of the temperature Process, run into a crystallizer and here with stirring and matching Let the temperature decrease linger until the crystallization as far as possible is carried out.
Hat das Verkochen vollständig im Kochapparat stattgefunden,- was sich für gewöhnlich durchführen läßt, nachdem die Kristalle sich zu der richtigen Größe entwickelt haben (was sich bei dem neuen Verfahren leicht kontrollieren läßt), so wird das Arbeitsgut aus dem Verkocher abgelassen und zentrifugiert, um den Muttersaft abzuscheiden. Aus den oben angeführten Gründen wird. die Zeit des Zentrifugierens im Vergleich zu der Zeit, die bei dem eine Kristallisation bei atmosphärischem Druck bedingenden Verfahren erforderlich ist, erheblich abgekürzt, und das Waschen mit Wasser in den-Zentrifugen wird in noch größerem Maße verringert. Dadurch wird nicht nur Zeit gespart und der Verlust von Zucker im Waschwasser herabgesetzt, sondern auch die Erosion der Kristalle vermindert, woraus sich ein größerer Glanz ergibt und Schütt- und Fließfähigkeit des gewonnenen Zuckers erhöht wird. Die höhere Reinheit des Erzeugnisses steigert seine Süßkraft, was insofern wichtig ist, als Dextrose an sich bekanntlich weniger süß ist als Saccharose. Das auf diese Weise gewonnene Anhydriderzeugnis bleibt in feuchter Luft trocken; es enthält für gewöhnlich bis zu 9o °/o oder mehr Einzelkristalle im strengen Wortsinne, während der Rest aus Doppelkristallen und Aggregaten der einheitlichen Parallelwuchs involvierenden Art besteht. Ein gruppenweises Verketten oder Verwachsen der Kristalle zu Klümpchen der sogenannten »Blumenkohltype«fmndet in irgendwie erheblichem Maße nicht statt. Die Masse kann etwas Betaanhydrid enthalten, wenn die Temperaturen hoch sind; die Anwesenheit dieser Art von Kristallen scheint aber die Reinigungsfähigkeit des Arbeitsgutes in irgendwie erheblichem Maße nicht zu beeinflussen. Herstellung von Betaanhydrid. Das Verfahren ist dasselbe wie bei der Erzeugung des Alphaanhydrids mit den Unterschieden, daß die Temperatur auf 6o' oder darüber gehalten, die Dichte des Muttersaftes etwa auf 45' B6 gehalten wird und daß die Saat aus Betaanhydridkristallen besteht. Es können Mischungen aus Alpha und Beta gemacht werden; das Betaanhydrid neigt aber dazu, sich in geringerem Maße und weniger vollkommen zu entwickeln, was unerwünscht ist. Ist es in irgendwie großen Mengen vorhanden, so macht es das Arbeitsgut schlecht reinigungsfähig; allerdings kann auch dann das Arbeitsgut erheblich besser gereinigt werden als eine Mischung von Anhydrid- und Hydratkristallen.If the boiling has taken place completely in the cooking apparatus, - what usually done after the crystals get to the right size have developed (which can be easily controlled with the new method), so the working material is drained from the cooker and centrifuged to make the mother juice to be deposited. For the reasons given above,. the time of centrifugation compared to the time it took to crystallize at atmospheric pressure conditional procedure is considerably shortened, and washing with Water in the centrifuges is reduced to an even greater extent. This will not only saved time and reduced the loss of sugar in the wash water, rather the erosion of the crystals is also reduced, resulting in a greater gloss and the pourability and flowability of the sugar obtained is increased. The higher purity the product increases its sweetness, which is important as dextrose is known to be less sweet than sucrose. That won in this way Anhydride product stays dry in moist air; it usually contains up to to 90 per cent or more single crystals in the strict sense of the word, while the rest are made up Double crystals and aggregates of the uniform species involving parallel growth consists. A group-wise linking or growing together of the crystals to form lumps the so-called "cauliflower type" does not take place to any considerable extent. The mass may contain some beta anhydride when temperatures are high; the Presence of this type of crystal seems to reduce the cleanability of the work item not to be influenced to any considerable extent. Production of beta anhydride. The procedure is the same as for the production of the alpha anhydride with the differences, that the temperature was kept at 60 'or above, the density of the mother juice about is maintained at 45 'B6 and that the seed consists of beta anhydride crystals. It Mixtures of Alpha and Beta can be made; but the beta anhydride tends to, develop to a lesser extent and less fully, what is undesirable. If it is in any large quantity, it does Work items difficult to clean; however, the workload can then also be considerable cleaned better than a mixture of anhydride and hydrate crystals.
Die Herstellung von Alphahydrat. Die Bedingungen sind dieselben wie bei der Erzeugung von Alphaanhydrid mit den Unterschieden, daß die Dichte der Lösung geringer, zweckmäßig 4o bis 42' B6, die Kristallisationstemperatur niedriger, d. h. etwa 4o' C oder weniger, sein und die Saat aus Alphahydrat von normaler Form unter Ausschluß von pseudomorphen Formen bestehen soll. Das Abscheiden von neuem Zucker muß anscheinend langsamer erfolgen, da andernfalls die außerLösunggehende Dextrose die Neigung zeigt, in unvollkommen entwickelten Kristallformen zu kristallisieren.The production of alpha hydrate. The conditions are the same as in the production of alpha anhydride with the difference that the density of the solution lower, expediently 40 to 42 'B6, the crystallization temperature lower, d. H. about 40'C or less, and the alpha hydrate seeds of normal shape should exist to the exclusion of pseudomorphic forms. The separation of the new Sugar must apparently take place more slowly, otherwise the out of solution Dextrose tends to crystallize in imperfectly developed crystal forms.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC40338D DE534189C (en) | 1927-08-27 | 1927-08-27 | Process for obtaining crystallized dextrose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC40338D DE534189C (en) | 1927-08-27 | 1927-08-27 | Process for obtaining crystallized dextrose |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE534189C true DE534189C (en) | 1931-09-23 |
Family
ID=7024133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC40338D Expired DE534189C (en) | 1927-08-27 | 1927-08-27 | Process for obtaining crystallized dextrose |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE534189C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1030270B (en) * | 1956-04-06 | 1958-05-14 | Corn Prod Refining Co | Process for dewatering starch conversion fluids |
-
1927
- 1927-08-27 DE DEC40338D patent/DE534189C/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1030270B (en) * | 1956-04-06 | 1958-05-14 | Corn Prod Refining Co | Process for dewatering starch conversion fluids |
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