SE441932B - Forfarande for rening av sockersaft framstelld genom extraktion av sockerbetssnitsel - Google Patents

Description

8i0Û186-9 Vid utnyttjande av den beskrivna kända reningsmetoden kan man inte med gynnsamt ekonomiskt utbyte framställa en sockersaft, som är tillräckligt färg- lös för att man därav skall kunna framställa kristallint socker av önskad hög kvalitet, dvs ett helt vitt socker. Man förmodar att detta beror på närvaron av vissa lågmolekylära färgämnen som tillsammans med sackarosmolekylerna passerar över i permeatet från ultrafiltreringen. _ Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en renlngsmetod vid vilken denna olägenhet elimineras och som samtidigt är enklare och mer ekono- misk än den kända kalkreningsmetoden.

Detta ändamål realiseras vid ett förfarande enligt uppfinningen, som i huvudsak kännetecknas därav, att den mekaniskt renade sockersaften behandlas med ett oxidationsmedel och/eller en komplexbildare för att omvandla fenoliska färg- ämnen till högmolekulära föreningar, samt att den på detta sätt behandlade saften ultrafiitreras vid en temperatur av 20-90°C och ett tryck av l-10 kp/cmz för framställning av ett koncentrat och ett permeat; varefter permeatet eventuellt behandlas med kalk för utfällning av upplösta organiska syror.

Omvandlingen av lågmolekylära icke-sockerartade ämnen till högmolekylära föreningar resulterar bla i en omvandling av färgämnena, som kan avlägsnas vid den efterföljande ultrafiltreringen. De lågmolekylära färgämnena består till väsentlig del av dels fenoliska föreningar, exempelvis 3,Å-dihydroxy-fenylalanin.

Tillsättningen av ett oxidationsmedel såsom väteperoxid, inblåsning av luft och tillsättning av komplexbildare såsom ferriklorid och aluminiumsulfat, varvid ferrikloriden också kan verka som oxidationsmedel, resulterar i att föreningarnas molekylvikter ökar, exempelvis som följd av en polymerisation.

Förbehandlingen genomföras lämpligen vid en temperatur från 20-80°C. Han kan eventuellt samtidigt företaga en inställning av saftens pH-värde på 6,8-7,2 med hjälp av en bas, exempelvis soda eller natriumhydroxid, eftersom en sådan pH~inställning befrämjar polymerisationen.

Genom att bringa högmolekylära föreningar, såsom pektin och proteiner i löslig form uppnås en ökning av filtreringskapaciteten vid den efterföljande ultrafiltreringen.

Verkan av förbehandlingen på sockersaftens färg framgår av nedanstående tabell l, som innehåller färgdata för startpermeater med eller utan förbehandling. 3 Tabell 1 Éërsök Förbehandling 1 Ingen 2 0,02% u o, so°c 15 min. 3 Luftning 4 Luftning + 0,007Z H20 s 1oo ppm Fem , eo°c . 3 30 mln. 6 100 ppm FeC1 + luftning ao°c, so min. 8100186- ~r 1<:1.»'>zs.f\~f_':_ 1:” 2000 - 2700 IÄHU 1450 1300 1160 1050 * _ ) bestämt enligt metoden beskriven av F Schneider: Sugar Analysis. ICPHSA Methods, Peterborough, England 1979.

Såsom framgår av tabell 1 uppnår man genom den kemiska förbehundling-n en väsentlig förbättring av sockersâïtens färg.

Nedanstående tabell II innehåller data för sockersaft efter olika förbe- handlingar och ultrafiltrering. 8100186~9 .xøwøflwwcflflumun >m Hm> cøuw mm uåmumw H m mcøflmflmuw :munen u muou >m 0 H H m øcøHumxuowunm>GH *wa . _ w 0 Q Hu: . n H . H» . .mßm- wcmflwfim .zwnowomaøuwm .mnosuwä w Gw>fluxmm@ cmwouwä uwflflnw uëmumwn aa .xwwøfimmcfinumua >fl Awæwøsuw mm uflsxmuvn mømunßnmupou :ua vwcnšuuxucm nmflfiuñ M M »v>Mw:m uuflnmflflmzuww n>n .øwuo>x n O « m~o,o _-m.o ß@m~ ~.~@ @.ß@ UOON .onß » mm .~oN= N«No.o + mfiumm sam oo. m~o.° ~|m.o mwm_ ß.om ¶ m..m UQQN .ß.@|m.@ H mm _ .No~m N«No.o W + mfiuwm amg oo_ m~o.o _|m.o QNNN ~._m EQ QGON .mfluwm amg oo_ m~o.Q .|m.o ¶ oo_m ~.~m ßqxc wfiflfiuwøq m~o.o > _-m.o ««m_ _ m.Pm m«\< Uoow .oflm N~.o ., _. Uoow @fi> .n\~a\H N .omv uuxuomuuw>ßH mumflwmuuflflwñoduo. mfiflfiwdwflmnumm w~w«| fiäfi %% HH Hfluflmw 8100186-9 Såsom framgår av tabell II uppnår man en väsentlig ökning av flödet nl; saftens pH~värde ökas från 6,5-7 till 7,0.

Ultrafiltreringen företages lämpligen vid en temperatur av 80-90OC unde» användning av ett tryck på 1-10 kp/cmz. Vid denna process används membran, exempelvis plastmembran, som har sådana egenskaper att de tillåter passage av lågmolekylära föreningar, såsom sackaros, glukos, fruktos, oorganísku och organiska syror samt aminosyror, medan högmolekylära ämnen, såsom pektin, pro- teiner, dextraner och högmolekylära färgämnen icke tillåts passera.

Vid en typisk ultrafíltreríng av kemiskt förbehandlad saft avlägsnas 90-95% av sockersaften som filtrat. Man företar lämpligen en tvättning med vatten i sådan mängd att den samlade mängden filtrat blir lika stor som mängden tillförd sockersaft. Det är således lämpligt att när man har avlägsnar merparten av saften, exempelvis 90 volymprocent, som permeat under ultrafiltreringcn, kontinuerligt eller satsvis, tillsättes vatten till koncentratet och det på detta sätt utspädda koncentratet koncentreras ytterligare genom ultrafíltrering.

Koncentratet, som enligt ovan utgör_ta 5% av den tíllförda sockersnften, ínne~ håller vanligen från ca 3,5 till ca 4,02 av betmaterialets samlade soekerinnehåll och koncentratets innehåll av socker är ca 50-60% av dess totala torrsubstans- innehåll (koncentratet har således en kvot av 50-60).

Såsom framgår av ovanstående tabell II har den vid ultrafiltreringen er- hållna sockersaften (filtratet) i stort sett samma egenskaper med hänsyn till färg och kvot som den sockersaft som framställts genom traditionell rening. Den renade saften innehåller vissa organiska och oorganiska syror, som enligt ett lämpligt utförande av förfarandet enligt uppfinningen utfälls genom tillsättning av kalkmjölk i mindre mängd, exempelvis motsvarande en mängd CaCO3 som utgör 70,03-0,062 av betvíkten. Vid tillsättning av kalkmängden erhålles en fällnings- produkt som består av bl a fosforsyre~, mjölksyre- och cítronsyresalter.

Vid samtidig uppvärmning av saften till omkring 100°C omvandlas de utfällda salterna till en lätt sedímenterbar bottensats, samtidigt som saften pH-stabili- seras, varvid det sker en förtvålning av aminosyror, såsom glutamin och aspargin.

De utfällda salterna avskiljs lämpligen genom dekantering genom användning av förtjockare eller genom filtrering. Den så erhållna sockersaften kan därpå be- handlas med SO2 innan den vidarebehandlas på traditionellt sätt.

I nedanstående tabell III har man framhållit speciella data som man uppnått vid rening av sockersaft vid förfarandet enligt uppfinningen jämfört med en tra- ditionell kalkreningsmetod. poor QUALITY 3100186-9 Tabell III Förfarandet enligt Traditionellt kalk- uppfinningen ' ' reningsförfarande Svagsaftmängd i förhållande till betmaterialets vikt fv120Z ^4120Z Data för svagsaften Torrsubstansinnehåll (Bx-värde) bestämt på grnndval av brytnings- index _- 13 - 15 ' 13 - 15 Sockerinnehåll 12 ~ 14% 12 ~ 142 Q*) 92 - 93 92 - 93 ICUMSA-färg**) ”2000 - 3000 1300 ~ 2500 Invertsocker i förhållande till torrsubstansmängden 0,5 - 1% 0,01 - 0,052 cao, z .- ~0,o17 0,004 pH ca 9 ca 9 Övriga data: Ca0~åtgång i förhållande till betmaterialets vikt 0,05% 2 - 3% FeCl3-åtgång 100 ppm - S02-åtgång 150 g S/t betor 150 g S/t betor Na2C03-åtgång - 500 g/t beter à) Q = kvoten, dvs förhållandet i Z mellan sockermängd och torrsubstans be~ räknat på grundval av brytningsíndex.^ áà) bestämt enligt metoden beskriven av F Schneider: Sugar Analysis, ICUMSA Methods, Peterborough, England 1979.

Såsom framgår av ovanstående tabell III är åtgången av CaO och därmed åt- gången av kalksten och cinder långt mindre vid förfarandet enligt uppfinningen än vid en traditionell reningsmetod. Detta medför en väsentlig minskning av om- kostnaderna för kalkugn, kalksläckning, kalkbehållare och filter.

Den ovan nämda reduktionen av driftskostnaderna motsvarar de omkostnader för kemikalier som används vid den kemiska förbehandlingen, exempelvis HZOZ pg oo - a llUAuçy p Exempel 1 810Û186~9 och/eller FeCl3 och för den energi som krävs för drift av ultrafiltreringsan~ läggningen, som förekommer vid ett utförande av förfarandet enligt uppfinninfler Den uppnådda minskningen av anläggningskostnaderna är däremot väsentligt stöl" än de extra omkostnader som krävs för ultrafiltreríng, fällningstank samt filter eller förtjockare vid ett utförande av förfarandet enligt uppfinningen, eftersom anläggningskostnaderna för ett saftreningssystem enligt uppfinningen utgör 50-60% av anläggningskostnaderna för en traditionell saftreningsanläggning.

Härutöver erbjuder förfarandet enligt uppfinningen den väsentliga fördelen jämfört med den traditionella reningsmetoden, att det vid ultrafíltreringen erhållna koncentratet kan användas långt mer ekonomiskt än kalkslammet, nämligen som ett melassliknande material till foderbruk. Kalkslammet, som bildas vid den kända reningsmetoden kan endast användas som jordförbättríngsmedel.

Några utföringsformer av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvis~ ning till nedanstående exempel. 213 1 diffusionssaft silades genom ett filter med maskstorleken ca 20 fn Härvid avlägsnades pulprester, grus m m. Till saften sattes därefter 100 ppm FeCl3 samt O,924Z H202 vid ZOOC. Därefter ultrafiltrerades den förbehandlade diffusionssaften efter uppvärmning till 8000 i en DDS UF-anläggning. Ultra- fíltreringen försiggick under användning av DDS GR61P membran vid ett medeltryck av 4,5 bar och en temperatur av 8000. pH i diffusionssaften ínställdes till ca 7 med NaOH, och detta pH-värde upprätthölls under hela ultrafiltreríngen. Efter uttagande av 170 l diafiltrerade man med 40 1 vatten och därefter uttogs ytter- ligare permeat så att den totala permeatmängden utgjorde 230 l. Koncentratet utgjorde 13 l. Vid ultrafiltreringen uppnåddes en genomsnittlig kapacitet på 67,9 1/m2 och time. Analyser av permeatet och koncentratet visade följande: Bx-värde, Z Socker- Q ICUMSA- ZCa0 Invert~ pH Mängd, kg procent färg socker Permeat 12,6 11,68 92,7 2567 0,024 "v12 7,1 230 Koncen- trat 11,2 5,72 51,1 7,2 13 Till permeatet sattes därefter ca 0,05% Ca0 för att uppnå ett pH-värde av 8,8 och lösningen uppvärmdes till 100°C. Temperaturen hölls vid 10006 i 15 minuter, varefter det erhållna bottenslammet frånfiltrerades. En analys av det erhållna kalkslammet visade, att det vid kalkningen utfälldes en rad Ca- och Mg~salter av fosfater samt organiska syror såsom citronsyra, mjölksyra och ättiksyra. i Poon nuAuTv 8100186-9 Efter kalkníngen tillsattes 600 mg Na2SO3 per kg saft, varefter saften kan karakteriseras såsom svagsaft. Svagsaften har följande data: Bx-värde, Z Socker- Q ICUMSA- ZCa0 Invert- pH procent färg socker Svagsaft 13,6 12,40 91,2 2795 0,017 A412 9,00 Indunstning i en laboratorieindunstare gav en starksaft med följande värden: Bx-värde, Z Socker- Q ICUMSA- %GaO Invert- pH procent färg socker Stark- _ saft 70,4 65,45 92,96 3338 . 0,071 1,47% 8,7 Exempel 2 250 l díffusionssaft silades genom ett filter med maskstorleken ca 20}i. sin den eikceae saften eeuree därefter 100 ppm Fec13 sem: o,oz4z nzoz vid zo°c.

Därefter ultrafiltrerades den förbehandlade saften under uppvärmning till 8006 i en DDS UF-anläggning under.användning av DDS GR61P membran, ett medeltryck av 4,5 bar samt en temperatur av 80°C. pH-värdet i diffusionssaften inställdes till 6,5-6,7 med NaOH, och detta pH-värde upprätthålls under hela ultrafiltre- ringen. Efter uttagning av 2101 Permêañ diafiltrerades saften med 40 1 vatten och därefter uttogs ytterligare permeat så att den totala permeatmängden utgjorde 270 l. Koncentratet utgjorde då 20 l. Vid ultrafiltreríngen uppnåddes en genom- snittlig kapacitet på 51,9 I/mg och timme. En analys av permeatet och koncentra- tet visade följande värden: 7 Bx-värde, Z Socker- Q . ICUMSA- %Ca0 Invert- pH Mängd procent färg socker Permeat 14,5 13,15 90,7 1989 0,029 flv1Z 6,6 270 kg Koncen- trat fv12,0 6,95 57,9 _ _ 6,7 20 kg Till permeatet sattes därefter 0,05% CaO för att uppnå ett pH-värde av 8,8 och permeatet uppvärmdes därefter till 100°C. Temperaturen hölls vid 10000 i 15 minuter varefter den erhållna bottensatsen frånfiltrerades. Till filtratet sattes 600 mg Na2S0 per kg saft, varefter saften kan karakteriseras som svag- saft. Svagsaften hade följande data: POUR QUALITY 8100186-9 Bx-värde, Z Socker- Q ICUMSA- ZCa0 Invert- pH procent färg socker Svagseft 14,8 13,55 91,6 2500 0,020 *V12 8,6 Industning i en laboratorieíndunstare gav en starksaft med följande värdenf Bx-värde, Z Socker- Q ICUMSA- ZCaO Invert- pH procent färg socker Stark- - saft 70,3 64,62 91,9 3336 0,078 1,62 8,9 Exemgel 3 Vid ett förfarande som har beskrivits i exempel 1 behandlades 200 kg diffusionssaft med ett Bx-värde på 15,41, vilket svarar mot 33,8 kg torrsubstans, en sockerprocent på 13,65, vilket svarar mot ett sockerinnehåll på 30,0 kg och en kvot (Q) på 88,64, vilket i sin tur svarar mot att saften innehåller 3,8 kg icke-sockerartade ämnen. Under ultratiltreringen tillsattes 11 kg vatten. Där- vid erhölls 220 kg ultrafiltrerad diffusíonssaft med ett Bx-värde på 14,42 motsvarande 31,7 kg torrsubstans, en sockerprocent på 13,21, svarande mot 29,0 kg socker och en kvot (Q) på 91,50, vilket i sin tur svarar mot 2,7 kg icke~sockerartade ämnen samt 11,0 kg tvättat koncentrat med ett Ex~värde på 19,12, motsvarande 2,10 kg torrsubstans, en sockerprocent på 9,05 motsvarande 1,00 kg socker och en kvot (Q) på 47,4, motsvarande 1,10 kg icke-sockerartade ämnen.

Claims (8)

3-1013186-9 10 Patentkrav

1. Förfarande för rening av sockersaft framställd genom extraktion av sockerbetssnitsel, varvid saften underkastas en behandling för mekanisk av- skiljning av oupplösta beståndsdelar och en efterföljande behandling för av- färgning av sockersaften och avskiljning av högmolekulära beståndsdelar, k ä n n e t e c k n a t därav, att den mekaniskt renade sockersaften behandlas med ett oxidationsmedel och/eller en komplexbildare för att omvandla fenoliska färgämnen till högmolekulära föreningar, samt att den på detta sätt behandlade saften ultrafiltreras vid en temperatur av 20-90°C och ett tryck av l-10 kp/cmz för framställning av ett koncentrat och ett permeat, varefter permeatet eventuellt behandlas med kalk för utfällning av upplösta organiska syror.

2. Förfaraude enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att ultra- filtreringen genomföras vid en temperatur av 80-90°C.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att behand- lingen med oxidationsmedel och/eller komplexbildare företagas vid en temperatur av från 20 till 80°C.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att behand- lingen med oxidationsmedel och/eller komplexbildare företagas vid ett pH-värde av 6,8-7,2.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att merparten av saften under ultrafiltreringen har avlägsnats såsom permeat till- sättes vatten till koncentratet, kontinuerligt eller satsvis, samt att det således förtunnade koncentratet ytterligare koncentreras genom ultrafiltrerinv.

6. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den ultrafiltrerade saften tillsättes kalkmjölk för utfällning av organiska syror, samt att fällningen avskiljes.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att bland- ningen av ultrafiltrerad saft och kalkmjölk uppvärmes till omkring 100°C.

8. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e czk n a t därav, att den ultrafiltrerade saften efter avskiljning av fällningen behandlas med S02.