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Verfahren zur Reinigung von rohen Zuckersäften durch Zugabe von Kalk
und Kohlensäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von rohen Zuckersäften
durch Zugabe von Kalk und Kohlensäure unter Anwendung der Verfahrensstufen Hauptscheidung
und erste Saturation sowie gegebenenfalls Vorscheidung.
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Die Reinigung von Zuckersäften erfolgt im allgemeinen mittels Kalk
und Kohlensäure nach verschiedenen Verfahren, bei denen entweder die Zugabe des
Kalkes und der Kohlensäure nacheinander oder gleichzeitig erfolgt.
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Bei der getrennten Zugabe wird dem Saft die erforderliche Kalkmenge
entweder in einer Stufe (Scheidung) zugeführt oder zur Erzielung eines besser filtrierbaren
Niederschlages durch die nachfolgende Kohlensäurezugabe (Saturation) in mehreren
vorbestimmten Stufen unter Einhaltung bestimmter pH-Endwerte in den einzelnen Stufen
zugeleitet. Es hat sich gezeigt, daß eine stufenweise Kalkung zu einem grobkörnigeren
Niederschlag führt als bei Zugabe der Gesamtkalkmenge in nur einer Stufe.
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Auch bei der gleichzeitigen Zugabe von Kalk und Kohlensäure (Scheidesaturation)
hat man durch stufenweises Zufügen der beiden Agenzien eine gegenüber der einstufigen
Behandlung bessere Filtration und Sedimentationsfähigkeit des kolloidhaltigen Schlammes
festgestellt und bei Einstellung ausgeprägter pH-Stufen die bisher günstigsten Ergebnisse
erzielt. Diese Stufenscheidesaturation erfordert aber bei einem kontinuierlichen
Verfahren einen erheblichen Aufwand an Reaktionskammern und zugehörigen Einrichtungen
und bedingt zusätzliche Maßnahmen, um die bei jeder Scheidesaturation gegenüber
der getrennten Zugabe von Kalk und Kohlensäure auftretende schlechtere Saftfarbe
wieder zu beseitigen. Die mehrstufige Scheidesaturation führt erfahrungsgemäß zwar
auch bei Säften aus frost- und anderweitig geschädigten Rüben zu einer besseren
Reinigung des daraus gewonnenen Saftes als das eingangs genannte Scheide- und nachfolgende
Saturationsverfahren, jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei der Behandlung
des Saftes die Kolloide im Saft nicht ausreichend fest von einem Kalkmantel umhüllt
werden, so daß Auflösungserscheinungen auftreten, welche die Saftfarbe und den Filtrationsablauf
nachteilig beeinflussen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung von rohen
Zuckersäften, insbesondere auch von Säften aus frost- oder anderweitig geschädigten
Rüben zu schaffen, welches zu einer erheblichen Verbesserung des Reinigungseffektes
gegenüber den bekannten Verfahren ohne den bei der Stufenscheidesaturation erforderlichen
Aufwand bei gleichzeitiger Verminderung des Schlammvolumens führt.
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Gelöst wird vorstehende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß den Verfahrensstufen
Hauptscheidung und erste Saturation sowie gegebenenfalls Vorscheidung eine einstufige
Scheidesaturation durch gleichzeitige Zugabe eines Teiles der Gesamtkalkmenge und
Kohlensäure vorgeschaltet wird, wobei der pH-Wert des Saftes auf einem Wert zwischen
8,5 und 9,5 gehalten wird.
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Es wurde gefunden, daß bei Vorschaltung der einstufigen Scheidesaturation
vor die genannten Verfahrensstufen der Vor- bzw. Hauptscheidung und ersten Saturation
bei Einstellung des pH-Wertes auf 8,5 bis 9,5 eine hohe Verdichtung der Koagulate
und eine hohe Sedimentation sowie günstige Filtrationseigenschaften erzielt werden,
durch die in besonders günstiger Weise die Nichtzuckerstoffe größtenteils entfernt
werden. In den Schlammsäften der ersten Saturation erreicht man durch das neuartige
Verfahren Sedimentationsgeschwindigkeiten bis zu S =10 cm/ min gegenüber den Werten
für S = 4 bis 6 cm/min bei der normalen und bekannten Saftaufbereitung ohne die
vorgeschaltete Scheidesaturationsstufe. Die erhöhte Sedimentationsgeschwindigkeit
von S = 10 cm/min ermöglicht eine wesentliche Verminderung der Aufenthaltszeit des
Saftes im Eindicker. Gleichzeitig wird eine bedeutende Verminderung des Schlammvolumens
erzielt, so daß vor allem bei der Arbeit mit mechanischen Eindickern die Schlammsuppe
in einer sehr konzentrierten Form anfällt. Die Leistung der Vakuumdrehfilter wird
hierdurch bei der Verarbeitung derart konzentrierter Schlammsuppen wesentlich erhöht.
Außerdem konnte festgestellt werden, daß bei Einhaltung der obengenannten
pH-Werte
während der einstufigen vorgeschalteten Scheidesaturation die Filtrationseigenschaften
des Saftes eine erhebliche Verbesserung erfahren. Hierdurch ereicht man eine Begünstigung
in der Abtrennung der Schlammpartikeln und somit eine Verbesserung der Saftqualitäten
hinsichtlich Farbe und Kalksalzgehalt.
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Es ist zwar ein. Saftreinigungsverfahren bekannt, bei dem zwischen
den Stufen einer progressiven Vorscheidung eine einstufige Scheidesaturation eingeschaltet
wird bei pH-Werten von 8,8 bis 9, jedoch handelt es sich bei diesem bekannten Verfahren
um eine Behandlung des Zuckersaftes mit CaO -I- Mg0, wobei im Verlaufe der Vorscheidung
durch die Zugabe von CaO -f- MgO sowie C02 über eine bestimmte Zeitdauer die Umsetzung
des Nebenscheidemittels Mg0 zur reaktionsfähigen Form des Magnesiumcarbonathydrates
erzielt werden soll, bis eine vollständige Sättigung des MgO mit C02 erreicht wird,
die gerade bei dem pH-Wert von etwa 8,8 eintritt. Dieses bekannte Verfahren, bei
dem auch in den Vorscheidestufen jeweils Mg0 -i- Ca0 dem Saft zugegeben werden,
führt, wie die praktischen Erfahrungen bereits mehrfach gezeigt haben, nicht zu
dem durch die Erfindung erreichten Ergebnis. Bei der Anwendung des bekannten Verfahrens
weist der Schlamm infolge des Gehaltes an Magnesiumcarbonathydrat eine viel geringere
Verdichtung bzw. Schrumpfung als der beim erfindungsgemäß "vorgesehenen Verfahren
entstehende Calciumcaxbonatschlamm auf, so daß ein sehr erhebliches Schlammvolumen
weiterverarbeitet werden muß unter Aufwendung erheblicher Kosten. Dabei gelingt
es nicht, die Entzuckerung des Schlammes befriedigend durchzuführen trotz der Anwendung
von im Vergleich zu dem neuen Verfahren viel größeren Wassermengen und Inkaufnahme
von erheblich höheren Verdampfungskosten. Hierdurch ergeben sich beachtliche Zuckerverluste,
die noch dadurch vermehrt werden, daß bei der Erzeugung der Magnesiumcarbonathydrate
im Zuckersaft eine nicht zu beherrschende Schaumentwicklung auftritt, so daß durch
die Abführung des Schaumes die Erhöhung der Zuckerverluste eintritt. Im Hinblick
auf die bei Zugabe von MgO -f- Ca0 zu dem rohen Zuckersaft entstehenden Schwierigkeiten
vermochte sich dieses Verfahren nicht in die Praxis einzuführen.
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Demgegenüber bietet das erfindungsgemäß ausgebildete Verfahren die
obengenannten Vorteile und bietet weiterhin die Möglichkeit, bereits bestehende,
unter Anwendung der Verfahrensstufen Hauptscheidung und erste Saturation sowie gegebenenfalls
Vorscheidung arbeitende Anlagen in einfacher Weise auf das neue Verfahren umzustellen,
indem lediglich in einem zwischenzuschaltenden bzw. vorzuschaltenden Behälter die
Scheidesaturation unter Einstellung auf die pH-Werte zwischen 8,5 und 9,5 vorgenommen
wird.
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Das neue Verfahren kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
auch in der Weise durchgeführt werden, daß die Gesamtkalkmenge der Hauptscheidung
zugesetzt wird, wobei die Teilkalkmengen für die vorgeschaltete Scheidesaturation
sowie gegebenenfalls für die Vorscheidung aus der Hauptscheidung in Form von gekalktem
Saft entnommen werden. Diese Art der Kalkzuführung zu der vorgeschalteten Scheidesaturation
hat unter anderem den erheblichen Vorteil, daß man eine sehr feinfühlige Zuführung
des Kalks vornehmen kann. Das gleiche wird erreicht, wenn gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung ein Teil des Schlammkonzentrats des Saftes der ersten Saturation in
oder vor die vorgeschaltete Scheidesaturation zurückgeführt wird. Diese Rückführung
von gekalktem Saft oder eines Teiles des Schlammkonzentrates ist an sich bei den
herkömmlichen Verfahren mit progressiver Vorscheidung bereits bekannt.
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Eine weitere erhebliche Verbesserung der Qualität des Saftes läßt
sich erfindungsgemäß noch dadurch erzielen, daß nach Abtrennung der Feststoffe aus
dem Saft der ersten Saturation diesem mehr als 20 % der Gesamtkalkmenge zugesetzt
wird und daß dieser Saft in einer zweiten Saturation mit Kohlensäure bis zum optimalen
pH-Wert von etwa 9 behandelt wird und daß das Calciumcarbonatschlammkonzentrat aus
diesem Saft in oder vor die vorgeschaltete Scheidesaturation zurückgeführt wird.
Hierbei wirken die Calciumcarbonat-Kristallagglomerate adsorbtiv auf die im rohen
Zuckersaft enthaltenen kolloidalen Substanzen ein und bewirken eine Verbesserung
der Abtrennung der Nichtzuckerstoffe.
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In den Figuren sind schematisch verschiedene Verfahrensabläufe zur
Erläuterung der Erfindung wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 im Schema den Ablauf
des bekannten Verfahrens, F i g. 2 in gleichem Schema den Ablauf des neuen Verfahrens,
F i g. 3 eine Abwandlung des neuen Verfahrens. Aus dem Behälter 1 wird bei dem bekannten
Verfahren nach F i g. 1 der Rohsaft über die Leitung 2 in die Vorscheidung 3 eingeführt.
über die Leitung 4 wird ein so großer Teil der Gesamtkalkmenge dem Saft in der Vorscheidung
3 zugesetzt, daß der Saft am Ausgang einen pH-Wert von etwa 11 aufweist. Der vorgeschiedene
Saft wird über die Leitung 5 zur Hauptscheidung 6 befördert. Der restliche Teil
der Gesamtkalkmenge wird über die Leitung 7 in die Hauptscheidung 6 eingeführt.
Der Saft fließt dann. über die Leitung 8 zur ersten Saturation 9, in der dieser
Saft über die Leitung 10 mit Kohlensäure behandelt wird, bis er einen pH-Wert von
etwa 11 annimmt.
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Der saturierte Saft wird über die Leitung 11 zur Schlammabtrennung
12 gefördert. Der geklärte Saft wird über die Leitung 13 der zweiten Saturation
zur weiteren Behandlung zugeführt. Das Schlammkonzentrat fließt über die Leitung
14 zur Schlammfiltration.
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Bei diesem Verfahren erreicht man infolge des verhältnismäßig großen
Schlammvolumens nicht die ausreichende fabrikatonische Sicherheit für die kontinuierliche
Schlammabtrennung der resultierenden Säfte. Besonders bei der Verarbeitung von Säften,
die z. B. aus alteriertem und teilverdorbenem Rübenmaterial gewonnen werden, gewährleisten
die bei der Anwendung dieses Verfahrens erzielbaren Sedimentations- und Filtrationseigenschaften
nicht den störungsfreien Ablauf der kontinuierlichen Schlammabtrennung.
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Die F i g. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf.
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Aus dem Behälter 1 wird der Rohsaft mit einem pH-Wert von etwa
6 über die Leitung 2 in die einstufige Scheidesaturation 3 eingeführt. über die
Leitung 4 wird ein Teil der Gesamtkalkmenge und über die Leitung 5 so viel Kohlensäure
gleichzeitig in die
Scheidesaturation 3 eingeführt, daß der Saft
einen pH-Wert von 8,5 bis 9,5 aufweist. über die Leitung 6 wird der in der Scheidesaturation
behandelte Saft in die bekannte Vorscheidung 7 eingeführt. über die Leitung 8 wird
dem Saft in der Vorscheidung 7 ein so großer Teil der Gesamtkalkmenge zugeführt,
daß der pH-Wert des Saftes auf etwa 11 erhöht wird. über die Leitung 9 fließt der
Saft aus der Vorscheidung 7 in die Hauptscheidung 10. Hier erfolgt über Leitung
11 der Zusatz des restlichen Teiles der Gesamtkalkmenge. Der aus der Hauptscheidung
entnommene Saft fließt weiter über die Leitung 12 zur ersten Saturation 13 und wird
darin mit Kohlensäure aus der Leitung 14 bis auf einen pH-Wert von etwa 11
gebracht. In diesem Zustand wird der Saft über die Leitung 15 der Schlammabtrennung
16 zugeführt. Der geklärte Saft wird über die Leitung 17 zur weiteren Behandlung
der zweiten Saturation zugeführt. Ein Teil des Schlammkonzentrats aus der Abtrennung
16 fließt über die Leitungen 18, 20 zum Rohsaftbehälter 1 bzw. zur Scheidesaturation
3, während der übrige Teil des Schlammkonzentrats über die Leitungen 18, 19 der
Schlammfiltration zugeführt wird.
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Die in F i g. 3 dargestellte Verfahrensweise unterscheidet sich nur
insofern von dem Verfahrensgang nach F i g. 2, als die Teilkalkmengen für die Scheidesaturation
3 über die Leitung 4 und für die Vorscheidung 7 über die Leitung 8 in Form
von gekalktem Saft aus der Hauptscheidung 10 entnommen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nach F i g. 2 und 3 kann auch in der
Weise ausgeführt werden, daß eine an sich bekannte Rückführung eines Teiles des
in der Schlammabtrennung 16 konzentrierten Calciumcarbonatschlammes des in der ersten
Saturation 13 behandelten Saftes in oder/und vor die Scheidesaturation 3 vorgenommen
wird.
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Die Qualität des in der Schlammabtrennung 16 geklärten Saftes kann
gegenüber den mit dem bisherigen Verfahren erzielbaren Saftqualitäten erheblich
dadurch verbessert werden, daß die an sich bekannte Zugabe geringer Kalkmengen wesentlich
erhöht wird. Beim bisherigen Verfahren wird der geklärte Saft mit 2 bis maximal
101/o der Gesamtkalkmenge behandelt und diese durch Kohlensäurebehandlung bis zum
optimalen pH-Wert von etwa 9 in der zweiten Saturation ausgefällt. Erfindungsgemäß
wird die Behandlung des geklärten Saftes der Schlammabtrennung 16 mit wenigstens
20% der Gesamtkalkmenge vorgenommen und dadurch eine erhebliche Verbesserung der
Qualität des behandelten Saftes erzielt. Die zugesetzte größere Kalkmenge wird in
der zweiten Saturation durch Behandlung mit Kohlensäure bis zum optimalen pH-Wert
von etwa 9 ausgefällt und vom Saft abgetrennt. Der konzentrierte Calciumcarbonatschlamm
wird in oder vor die Scheidesaturation 3 zurückgeführt. Dabei wirken die CalciumcarbonatKristallagglomerate
adsorptiv auf die im rohen Zuckersaft enthaltenen kolloidalen Substanzen ein und
bewirken eine Verbesserung der Abtrennung der Nichtzuckerstoffe.
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Die Sedimentations- und Filtrationseigenschaften sowie die Qualität
der Säfte können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem solchen Maße verbessert
werden, daß die Vorscheidung 7 entfallen kann, ohne daß damit eine Verschlechterung
der Qualitätsmerkmale als Folge dieser Vereinfachung eintritt. Die Teilkalkmenge
der ausgeschalteten Vorscheidung 7 wird dann mit dem restlichen Teil der Gesamtkalkmenge
vereinigt und der Hauptscheidung 10 zugefügt.