DE60000701T2 - Cleaning process for raw sugar beet juice - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für rohen Zuckerrübensaft.The present invention relates to a purification process for raw sugar beet juice.
Beim herkömmlichen Reinigungsverfahren für rohe Säfte, erhalten durch Diffusion aus Zuckerrüben, werden diese Säfte zwei Behandlungen mit CaO unterzogen, genannt Vorklärung und Klärung, und zwei anschließenden Behandlungen mit CO&sub2;, jeweils einer ersten und einer zweiten Karbonatbehandlung, wie in dem Dokument WO 8908635A1 als Stand der Technik beschrieben. Wie allgemein bekannt ist, sind diese Behandlungen nachteilig sowohl im Hinblick auf die Umwelt als auch den Energiebedarf. Dennoch wird dieses Verfahren heute häufig benutzt, vor allem wegen seiner geringen Betriebskosten. Jedoch haben die gegenwärtigen Umweltvorschriften klar die Tendenz, die Entwicklung von Technologien zu fördern, die geringe Auswirkungen auf die Umwelt haben.In the conventional purification process for raw juices obtained by diffusion from sugar beet, these juices are subjected to two treatments with CaO, called pre-clarification and clarification, and two subsequent treatments with CO₂, respectively a first and a second carbonation treatment, as described in the prior art document WO 8908635A1. As is well known, these treatments are detrimental both in terms of the environment and energy consumption. Nevertheless, this process is widely used today, mainly because of its low operating costs. However, current environmental regulations clearly have a tendency to encourage the development of technologies that have a low impact on the environment.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Reinigungsverfahren für rohe Rübensäfte, das das herkömmliche Verfahren einsetzen kann, das aber die einschneidenderen Aspekte für die Umwelt begrenzt.The present invention therefore relates to a purification process for raw beet juices which can use the conventional process but which limits the more severe aspects for the environment.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Reinigungsverfahren für rohen Saft, der durch Diffusion aus Zuckerrüben gewonnen wird, das die Stufen der Vorklärung und Klärung mit CaO, die erste Karbonatbehandlung, die Filtrierung, die zweite Karbonatbehandlung und eine zusätzliche Filtrierung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Vorklärungsstufe ein großer Teil des durch Diffusion gewonnenen Saftes herausgenommen wird, einer Vorfiltrierung und anschließend einer Membran- Filtrierung unterzogen wird, wobei das erhaltene Filtrat mit dem klaren Saft aus der ersten Karbonatbehandlung gemischt und diese Mischung zur zweiten Karbonatbehandlung weitergeleitet wird.The present invention therefore relates to a purification process for raw juice obtained by diffusion from sugar beet, which comprises the stages of pre-clarification and clarification with CaO, the first carbonate treatment, the filtration, the second carbonate treatment and an additional filtration, characterized in that before the pre-clarification stage a large part of the juice obtained by diffusion is taken out, subjected to pre-filtration and then to membrane filtration, the filtrate obtained is mixed with the clear juice from the first carbonate treatment and this mixture is passed on to the second carbonate treatment.
Der Teil des rohen Saftes, der herausgenommen und für die alternative Behandlung vorbereitet wird, kann 50% des behandelten rohen Saftes erreichen.The portion of the raw juice that is taken out and prepared for alternative treatment can reach 50% of the treated raw juice.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Vorfiltrierung mit Porenfiltern durchgeführt, deren Öffnungen im Bereich von 50-150 um liegen.In one embodiment, the prefiltration is carried out with pore filters, whose openings are in the range of 50-150 µm.
Die Stufe der Membran-Filtrierung besteht allgemein aus einer Mikrofiltrierung oder tangentialen Ultrafiltrierung, die mit Membranen durchgeführt wird, die einen Abschneidewert von 0,2 um bis 10 kDa haben; diese Membranen können vom polymeren, keramischen, vom Mehrkanal- oder spiralförmigen Typ sein.The membrane filtration step generally consists of microfiltration or tangential ultrafiltration carried out with membranes having a cut-off value of 0.2 µm to 10 kDa; these membranes can be of the polymeric, ceramic, multi-channel or spiral type.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung ersichtlich werden, das lediglich als ein nicht begrenzendes Beispiel ausgeführt ist, mit Bezug auf die beigerügte einzige tabellarische Zeichnung, wobei:Further advantages and characteristics of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of this invention, given purely as a non-limiting example, with reference to the attached single tabular drawing, in which:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.Fig. 1 is a schematic diagram of the process according to the invention.
Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens: die Ziffer 1 bezeichnet die Diffusionsstufe der Rüben 101. Das ausgelaugte Fruchtfleisch 301 wird zum Pressen weitergeleitet, während der rohe Saft 201 zur Vorklärung 2 mit CaO kommt. Ein Teil 108 des rohen Saftes 201, bis zu 50% des gesamten rohen Saftes, wird herausgenommen, um in den im Bereich I der Figur enthaltenen Bearbeitungsstufen behandelt zu werden, was die Neuerung des vorliegenden Verfahrens ist. Der Teil 108 wird zuerst einer Vorfiltrierung 8 unterzogen, die mit verschiedenen Filtertypen ausgeführt werden kann, wie etwa einem Filter mit Öffnungen im Bereich von 100 um, oder zwei Filtern in Reihe, einem größeren mit Porengrößen im Bereich von 200-100 um, und einem feineren mit Porengrößen im Bereich von 50-100 um. Nach dieser Vorfiltrierung 8 wird der filtrierte Saft 308 einer Membran-Mikrofiltrierung oder Ultrafiltrierung unterzogen, während die suspendierten Teile 208 mit dem ausgelaugten Fruchtfleisch 301 gemischt und zum Pressen weitergeleitet werden.The figure shows a flow chart of the process according to the invention: the number 1 indicates the diffusion stage of the beets 101. The leached pulp 301 is sent to pressing, while the raw juice 201 is sent to the pre-clarification 2 with CaO. A portion 108 of the raw juice 201, up to 50% of the total raw juice, is taken out to be treated in the processing stages included in area I of the figure, which is the innovation of the present process. The portion 108 is first subjected to a pre-filtration 8, which can be carried out with different types of filters, such as a filter with openings in the range of 100 µm, or two filters in series, a larger one with pore sizes in the range of 200-100 µm, and a finer one with pore sizes in the range of 50-100 µm. After this pre-filtration 8, the filtered juice 308 is subjected to membrane microfiltration or ultrafiltration, while the suspended parts 208 are mixed with the leached pulp 301 and forwarded for pressing.
Benutzt werden können Membranen wie röhrenförmige Polymer-Membranen, keramische Mehrkanal-Membranen und Spiralmodul-Membranen mit einem Abschneidewert, der von 0,2 um bis 10 kDa reichen kann. Völlig zufriedenstellende Ergebnisse sind insbesondere mit dem letzteren Membrantyp erzielt worden, und darunter mit denjenigen, die einen Abschneidewert um 30 kDa haben.Membranes that can be used include tubular polymer membranes, ceramic multi-channel membranes and spiral module membranes with a cut-off value that can range from 0.2 µm to 10 kDa. Completely satisfactory results have been obtained with the latter type of membrane in particular, and among them with those that have a cut-off value around 30 kDa.
Das Rückhalte-Produkt 109 der Membranfiltrierung kann weiteren Behandlungen unterzogen werden, wie etwa einer Diafiltrierung oder ähnlichen Behandlungen, um die Saccharose wiederzugewinnen. Andererseits wird das Filtrat 209 mit dem Saft 105 gemischt, das heißt, dem Saft der ersten Karbonatbehandlung, der bei der Filtrierung 5 der suspendierten Teile 105 erhalten wurde. Dieser Saft kommt aus dem normalen Verfahren der herkömmlichen Reinigungsmethode. Aus der Vorklärung 2 erhält man einen Saft 102, welcher wieder mit CaO (Klärung 3) behandelt wird. Der so erhaltene Saft 103 wird der ersten Karbonatbehandlung 4 unterzogen und wird dann filtriert (Filtrierung 5).The retained product 109 of the membrane filtration can be subjected to further treatments, such as diafiltration or similar treatments, in order to recover the sucrose. On the other hand, the filtrate 209 is mixed with the juice 105, that is to say the juice of the first carbonate treatment obtained during the filtration 5 of the suspended parts 105. This juice comes from the normal process of the conventional purification method. From the pre-clarification 2, a juice 102 is obtained which is again treated with CaO (clarification 3). The juice 103 thus obtained is subjected to the first carbonate treatment 4 and is then filtered (filtration 5).
Dieser klare Saft 105, dessen pH-Wert im Bereich von 10,5 bis 11,0 liegt, wird dann mit dem Filtrat 209 gemischt, dessen pH-Wert zwischen 6,0 und 7,5 liegt, und diese Mischung wird der zweiten Karbonatbehandlung unterzogen. Der daraus hervorgehende Saft 106, dessen pH-Wert zwischen 8,5 und 9,0 liegt, wird der Filtrierung 7 unterzogen, was den gereinigten Saft 107 und die Filtrierungsrückstände 207 ergibt.This clear juice 105, whose pH is in the range 10.5 to 11.0, is then mixed with the filtrate 209, whose pH is between 6.0 and 7.5, and this mixture is subjected to the second carbonation treatment. The resulting juice 106, whose pH is between 8.5 and 9.0, is subjected to filtration 7, yielding the purified juice 107 and the filtration residues 207.
Bei einem Test hat die Membranfiltrierung des rohen Saftes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Filtrat mit der folgenden Zusammensetzung ergeben:In a test, membrane filtration of the raw juice using the process according to the invention produced a filtrate with the following composition:
Qz = 84,7 pH = 6,3Qz = 84.7 pH = 6.3
Mg²&spplus; = 12,3 mmol/100 g Trockenmasse (TM)Mg²⁺ = 12.3 mmol/100 g dry matter (DM)
PO&sub4;³&supmin; = 4,5 mmol/100 g TrockenmassePO₄³⊃min; = 4.5 mmol/100 g dry mass
C&sub2;O&sub4;²&supmin; = 3,0 mmol/100 g TrockenmasseC₂O₄²⊃min; = 3.0 mmol/100 g dry mass
Dieses Filtrat wurde mit einem klaren Saft der ersten Karbonatbehandlung gemischt, der nach dem herkömmlichen Verfahren gewonnen wurde, und zwar in verschiedenen Mengen, das heißt, eine Mischung aus 90% Saft der ersten Karbonatbehandlung und 10% Filtrat, und eine Mischung aus 80% Saft der ersten Karbonatbehandlung und 20% Filtrat. Beide Mischungen wurden dann der zweiten Karbonatbehandlung unterzogen.This filtrate was mixed with a clear juice from the first carbonate treatment, obtained by the conventional method, in different quantities, i.e. a mixture of 90% juice from the first carbonate treatment and 10% filtrate, and a mixture of 80% juice from the first carbonate treatment and 20% filtrate. Both mixtures were then subjected to the second carbonate treatment.
Tabelle 1 zeigt die Daten für den gereinigten Saft, der in den beiden Fällen gewonnen wurde, verglichen mit den Daten für den gereinigten Saft, der aus der Behandlung des Saftes der ersten Karbonatbehandlung ohne Zusatz von Filtrat gewonnen wurde. Tabelle 1 Table 1 shows the data for the purified juice obtained in the two cases compared with the data for the purified juice obtained from the treatment of the juice of the first carbonate treatment without the addition of filtrate. Table 1
Ein anderer Test ging von einem rohen Saft mit weit höherer Reinheit aus:Another test used a raw juice with much higher purity:
Qz = 92,6 pH = 6,3Qz = 92.6 pH = 6.3
Mg²&spplus; = 3,1 mmol/100 g Trockenmasse (TM)Mg²⁺ = 3.1 mmol/100 g dry matter (DM)
PO&sub4;³&supmin; = 3,5 mmol/100 g TMPO&sub4;³&supmin; = 3.5 mmol/100 g DM
C&sub2;O&sub4;²&supmin; = 1,2 mmol/100 g TMC&sub2;O&sub4;²&supmin; = 1.2 mmol/100 g DM
Nach einer leichten Alkalisierung mit Natriumcarbonat und einer Ultrafiltrierungs- Behandlung mit 30 kDa-Polymer-Membranen wurde ein filtrierter Saft mit der folgenden Zusammensetzung gewonnen:After a slight alkalinization with sodium carbonate and an ultrafiltration treatment with 30 kDa polymer membranes, a filtered juice with the following composition was obtained:
Qz = 93,6 pH = 7,1Qz = 93.6 pH = 7.1
Mg²&spplus; = 3,0 mmol/100 g Trockenmasse (TM)Mg²⁺ = 3.0 mmol/100 g dry matter (DM)
PO&sub4;³&supmin; = 3,2 mmol/ 100 g TMPO&sub4;³&supmin; = 3.2 mmol/100 g DM
C&sub2;O&sub4;²&supmin; = 1,4 mmol/100g TMC&sub2;O&sub4;²&supmin; = 1.4 mmol/100g DM
Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzung der gereinigten Säfte, die durch verschiedene Zugaben von Filtrat zum klaren Saft der ersten Karbonatbehandlung gewonnen wurden.Table 2 shows the composition of the purified juices obtained by different additions of filtrate to the clear juice of the first carbonate treatment.
Die Mischungen aus Saft der ersten Karbonatbehandlung und filtriertem Saft wurden im Verhältnis 1 + 0,4 + 1 und 2 + 1 getestet. Tabelle 2 The mixtures of juice from the first carbonate treatment and filtered juice were tested in the ratio 1 + 0.4 + 1 and 2 + 1. Table 2
Wie sich aus dem angeführten Beispiel ergibt, zeigt der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnene gereinigte Saft keine sehr großen Unterschiede in Bezug auf den mit dem herkömmlichen Verfahren gewonnenen Saft. Tatsächlich liegen die Werte wie Reinheit, pH-Wert, Farbe und Alkalität im gleichen Bereich.As can be seen from the example given, the purified juice obtained by the process of the present invention does not show very great differences with respect to the juice obtained by the conventional process. In fact, the values such as purity, pH, color and alkalinity are in the same range.
Aber das Reinigungspotential einer Ausrüstung, die das vorliegende Verfahren, einsetzt, ist stark erhöht, ohne dass sich der Gebrauch von Kalk erhöht, und folglich ohne eine Verstärkung der umweltrelevanten Wirkungen aufgrund von Schlamm. Außerdem wird der CO&sub2;-Verbrauch reduziert, was in der Folge die Emissionen reduziert.However, the cleaning potential of equipment using the present process is greatly increased without increasing the use of lime and, consequently, without increasing the environmental impacts due to sludge. In addition, CO2 consumption is reduced, which in turn reduces emissions.
Es ist auch ein Vorteil, dass ein höherer Gehalt von Mg²&spplus; im gereinigten Saft die Eigenschaften des Saftes für dessen weitere Behandlungen verbessertIt is also an advantage that a higher content of Mg²⁺ in the purified juice improves the properties of the juice for its further treatments
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |