Verfahren zur Reinigung des bei der Zuckerraffination anfallenden Rohsaftes Process for cleaning the raw juice from sugar refining
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung des bei der Zuckerraffination anfallenden Rohsaftes.The invention relates to a method for cleaning the raw juice obtained during sugar refining.
Zucker wird industriell hauptsächlich aus dem Zuckerrohr und der Zuckerrübe hergestellt. Die physikalische Zusammensetzung der aus diesen Pflanzen hergestellten Rohzuckerlösungen unterscheidet sich nur geringfügig, so daß sich die Raffination der daraus hergestellten Zuckerlösungen ähnelt.Industrially, sugar is mainly produced from sugar cane and sugar beet. The physical composition of the raw sugar solutions made from these plants differs only slightly, so that the refining of the sugar solutions made from them is similar.
Prinzipiell untergliedert sich der Zuckerraffinationsprozeß in folgende Teilschritte:In principle, the sugar refining process is divided into the following sub-steps:
1. Rohsaftgewinnung: Λ Falle der Zuckerrübe werden die Früchte gewaschen, zerkleinert und mit geringen Mengen Wasser bei erhöhter Temperatur extrahiert . Der Rohsaft wird dann durch Abpressen gewonnen. Im Falle des Zuckerrohrs wird in der Regel1. Raw juice extraction: Λ In the case of sugar beet, the fruits are washed, crushed and extracted with small amounts of water at an elevated temperature. The raw juice is then extracted by pressing. In the case of sugar cane usually
ERSATZBUTT(REGEL 26)
das unlösliche organische Material durch Auspressen und Extraktion mit heißem Wasser von seinen Zuckerstoffen befreit.REPLACEMENT BUTT (RULE 26) the insoluble organic material is freed of its sugar substances by pressing and extraction with hot water.
2. Saftreinigung: Der Rohsaft hat ein mehr oder weniger grau- schwarzes opaleszierendes Aussehen und wird durch die soge- nanne Saftreinigung von seinen Nichtzuckerstoffen befreit. Durch die Reinigung wird das Verhältnis von Saccharose zur Gesamttrockenmasse erhöht. Mit steigendem Anteil an Saccharose in der Zuckerlösung steigt die Menge an kristallin auszubringendem Zucker .2. Juice cleaning: The raw juice has a more or less gray-black opalescent appearance and is freed of its non-sugar substances by the so-called juice cleaning. Cleaning increases the ratio of sucrose to total dry matter. As the proportion of sucrose in the sugar solution increases, the amount of sugar to be crystallized increases.
3. Aufkonzentration der Zuckerlösung: Der aus der Saftreinigung erhaltene Dünnsaft wird in einem mehrstufigen Prozeß von etwa 15% auf etwa 65% aufkonzentriert . Hierbei erhält man den sogenannten Dicksaft .3. Concentration of the sugar solution: The thin juice obtained from the juice cleaning is concentrated in a multi-stage process from about 15% to about 65%. Here you get the so-called thick juice.
4. Gewinnung des Zuckers aus dem Dicksaft: In einem mehrstufigen Prozeß wird fester Zucker duch Kristallisation und Abtrennen des Muttersirups (Melasse) gewonnen.4. Obtaining the sugar from the thick juice: In a multi-stage process, solid sugar is obtained by crystallizing and separating the mother syrup (molasses).
Die Ausbeute an Zucker wird maßgeblich von der zweiten Prozeßstufe, der Saftreinigung, bestimmt. Der aus den Pflanzen durch Extraktion bzw. durch mechanisches Pressen gewonnene Rohsaft enthält neben dem gewünschten Zucker (Saccharose) andere Bestandteile, die während der Zuckerraffination entfernt werden müssen. Diese sogenannten Nichtzuckerstoffe (NZ-Stoffe) umfassen sowohl organische Verbindungen, z.B. Invertzucker, Raf- finosen und Ketosen, organische Säuren, Eiweißstoffe, Poly- petide, Aminosäuren, Enzyme usw., als auch anorganische Verbindungen, z.B. Salze des Kaliums, Natriums, Calciums und Magnesiums, mit den Anionen Chlorid, Phosphat, Sulfat und Nitrat. Durch einen Überschuß an Anionen reagiert der Rohsaft sauer. Der niedrige pH-Wert fördert die Hydrolyse der Saccharose, was mit einer Reduktion der Ausbeute an Zucker verknüpft ist.The yield of sugar is largely determined by the second process stage, juice cleaning. The raw juice obtained from the plants by extraction or by mechanical pressing contains, in addition to the desired sugar (sucrose), other components that have to be removed during sugar refining. These so-called non-sugar substances (NZ substances) include both organic compounds, e.g. Invert sugar, raffinos and ketoses, organic acids, proteins, polypeptides, amino acids, enzymes etc., as well as inorganic compounds, e.g. Salts of potassium, sodium, calcium and magnesium, with the anions chloride, phosphate, sulfate and nitrate. The raw juice is acidic due to an excess of anions. The low pH promotes the hydrolysis of sucrose, which is linked to a reduction in the sugar yield.
Üblicherweise wird der Rohsaft mit Calciumhydroxid (Kalkmilch)
versetzt, um den pH-Wert auf 10,8 bis 11,9 (Rübenzucker) bzw. 7,0 bis 8,5 (Rohrzucker) anzuheben. Hierbei werden bereits kolloidal vorliegende NZ-Stoffe durch Brechen der Kolloide gefällt. Vorhandene Anionen von anorganischen und organischen Säuren werden durch Bildung von schwerlöslichen Ca-Salzen gebunden. Oftmals werden noch zusätzlich organische Polymere zugegeben, die als Flockungsmittel wirken sollen.The raw juice is usually mixed with calcium hydroxide (lime milk) added to raise the pH to 10.8 to 11.9 (beet sugar) or 7.0 to 8.5 (cane sugar). Here, colloidal NZ substances are precipitated by breaking the colloids. Anions of inorganic and organic acids are bound by the formation of poorly soluble calcium salts. Organic polymers are also often added to act as flocculants.
Nach bzw. gleichzeitig mit der Kalkbehandlung wird durch Einleiten von CO2 oder SO2 in den Rohsaft das überschüssige Calciumhydroxid durch Bildung von schwerlöslichem CaC03 oder CaSθ3 gefällt. Diese Behandlung wird als Carbonation bzw. Sulfitation bezeichnet. Die hierbei gebildeten Niederschläge dienen gleichzeitig als Kristallisationskeime bzw. Adsorptionsflächen für andere Fällungsprodukte. Das für diese Stufe benötigte Kohlendioxid bzw. Schwefeldioxid wird in angegliederten Anlagen durch Brennen von CaCÜ3 (Kalkbrennen) bzw. durch Verbrennen von Schwefel hergestellt. Durch dabei gebildete Abgase, sowie durch das Freisetzen von nicht adsorbierten Gasen während der Zuckersaftbehandlung ist das Verfahren als umwei schädlich einzustufen.After or at the same time as the lime treatment, the excess calcium hydroxide is precipitated by introducing CO2 or SO 2 into the raw juice by forming poorly soluble CaC0 3 or CaSθ 3 . This treatment is called carbonation or sulfitation. The precipitates formed here also serve as crystallization nuclei or adsorption surfaces for other precipitation products. The carbon dioxide or sulfur dioxide required for this stage is produced in affiliated plants by burning CaCÜ 3 (lime burning) or by burning sulfur. The process is to be classified as harmful due to the exhaust gases formed and the release of non-adsorbed gases during sugar juice treatment.
Der bei der Carbonisation bzw. Sulfitation anfallende Schlamm muß filtriert, gewaschen und entwässert werden, da er beträchtliche Mengen Zuckerlösung bindet. Der Filterkuchen wird in der Regel als Düngekalk verwendet. Um den Düngekalk problemlos einzusetzen, muß die Feuchtigkeit soweit reduziert werden, bis eine gute Streufähigkeit vorliegt.The sludge resulting from carbonization or sulfitation must be filtered, washed and dewatered because it binds considerable amounts of sugar solution. The filter cake is usually used as fertilizer lime. In order to use the fertilizer lime without problems, the moisture must be reduced until there is good spreadability.
Der Dünnsaft wird anschließend durch Verdampfung des Wassers aufkonzentriert, wobei eine Braunfärbung des dabei erhaltenen Dicksaftes durch Karamelisierungen und anderen Reaktionen resultieren kann. Aus dem Dicksaft wird durch Kristallisationsprozesse fester Zucker gewonnen. Ein geringer Anteil des Dick- saftes läßt sich jedoch nicht kristallisieren und findet als niederwertiger Flüssigzucker Verwendung.
Aus der Literaturstelle "Vest. Akad. Kaz . SSR" (1970), 26 (3), 54-6 (73:46914 CA) ist bekannt, carbonisierten Zuckerlösungen Bentonite zuzusetzen, um StickstoffVerbindungen zu entfernen. Ein Hinweis, daß die Carbonation entfallen kann, oder daß die Zuckerlösungen entfärbt werden und die Zuckerausbeute steigt, findet sich nicht.The thin juice is then concentrated by evaporation of the water, which may result in a brown coloration of the thick juice obtained as a result of caramelization and other reactions. Solid sugar is obtained from the thick juice through crystallization processes. However, a small proportion of the thick juice cannot be crystallized and is used as a low-quality liquid sugar. From the literature reference "Vest. Akad. Kaz. SSR" (1970), 26 (3), 54-6 (73: 46914 CA) it is known to add bentonites to carbonized sugar solutions in order to remove nitrogen compounds. There is no indication that the carbonate ion can be eliminated or that the sugar solutions are decolorized and the sugar yield increases.
In "Appl. Clay Sei." 11 (1996) 55 ist die Entfärbung von Zuckerlösungen mit Bentoniten, Sepiolith und Diatomenerde beschrieben. Die gleichzeitige Behandlung mit Calciumhydroxid ist nicht beschrieben.In "Appl. Clay Sei." 11 (1996) 55 describes the decolorization of sugar solutions with bentonites, sepiolite and diatomaceous earth. Simultaneous treatment with calcium hydroxide is not described.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zur Reinigung des bei Zuckerraffination anfallenden Rohsaftes zu entwickeln, das mit geringem technischen Aufwand in bestehenden Anlagen betrieben werden kann und bei dem der Anteil des zugesetzten Calciumhydroxids niedrig gehalten werden kann, so daß eine Carbonation oder Sulfitation reduziert bzw. sogar vollständig vermieden und die Ausbeute an kristallinem Zucker erhöht werden kann.The object of the present invention was to develop an improved process for cleaning the raw juice obtained in sugar refining, which can be operated with little technical effort in existing plants and in which the proportion of calcium hydroxide added can be kept low, so that carbonation or sulfitation reduced or even completely avoided and the yield of crystalline sugar can be increased.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Reinigung des bei der Zuckerraffination anfallenden Rohsaftes durch Behandlung des Rohsaftes mit Calciumhydroxid; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Rohsaft mit einer Mischung aus Calciumhydroxid und einem Tonmineral, ausgewählt aus der Smektit- und Kaolin-Gruppe behandelt, wobei der Anteil des Calciumhydroxids weniger als etwa 70 Gew.% beträgt, und das Tonmineral zusammen mit dem restlichen Calciumhydroxid und den gebildeten schwerlöslichen Calciumsalzen von dem gereinigten Dünnsaft abtrennt .The invention thus relates to a process for cleaning the raw juice obtained in the refining of sugar by treating the raw juice with calcium hydroxide; the process is characterized in that the raw juice is treated with a mixture of calcium hydroxide and a clay mineral selected from the smectite and kaolin group, the proportion of calcium hydroxide being less than about 70% by weight, and the clay mineral together with the separates the remaining calcium hydroxide and the poorly soluble calcium salts formed from the purified thin juice.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Calciumhydroxids in der Mischung etwa 10 bis 60 Gew.%.The proportion of calcium hydroxide in the mixture is preferably about 10 to 60% by weight.
Vorzugsweise wird zunächst das Tonmineral dem Rohsaft zuge-
setzt, worauf das Calciumhydroxid zugesetzt wird. Das Tonmineral kann aber auch gleichzeitig mit oder nach der Calciumhydroxid-Zugabe oder als Tonmineral/Calciumhydroxid-Mischung dem Rohsaft zugesetzt werden.The clay mineral is preferably first added to the raw juice sets, whereupon the calcium hydroxide is added. However, the clay mineral can also be added to the raw juice simultaneously with or after the addition of calcium hydroxide or as a clay mineral / calcium hydroxide mixture.
Die smektitischen bzw. kaolinischen Tonminerale haben die Eigenschaft, durch ihre lonenaustauschfahigkeit und ihre große Oberfläche kolloidbrechend, adsorptiv und ionenaustauschend zu wirken. Man nimmt an, ohne sich auf eine Theorie zu beschränken, daß diese Tonminerale die vorhandenen Kolloide brechen und gleichzeitig als Adsorptionsmittel für die dabei freigesetzten Verbindungen wirken. Sie erfüllen also die Funktion des bei der bekannten Carbonation bzw. Sulfitation gebildeten Calciumcarbonats bzw. Calciumsulfits . Ferner binden sie überschüssiges Calciumhydroxid bzw. die gebildeten schwerlöslichen Calciumsalze . Die Menge des eingesetzten Calciumhydroxids kann herabgesetzt werden, wodurch eine Carbonation oder Sulfitation reduziert bzw. sogar vollständig vermieden werden kann.The smectic or kaolin clay minerals have the property of being colloid-breaking, adsorptive and ion-exchanging due to their ion exchange ability and their large surface area. It is believed, without being limited to a theory, that these clay minerals break the colloids present and at the same time act as adsorbents for the compounds released in the process. They therefore fulfill the function of the calcium carbonate or calcium sulfite formed in the known carbonation or sulfitation. They also bind excess calcium hydroxide or the poorly soluble calcium salts formed. The amount of calcium hydroxide used can be reduced, whereby carbonation or sulfitation can be reduced or even completely avoided.
Vorzugsweise verwendet man ein Tonmineral mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens etwa 30 m2/g, insbesondere von etwa 50 bis 200 m2/g und einer Kationenumtausch- fahigkeit von mindestens etwa 20 mVal/lOOg, vorzugsweise von etwa 30 bis 100 mVal/lOOg.A clay mineral with a specific surface area of at least about 30 m 2 / g, in particular of about 50 to 200 m 2 / g and a cation exchange capacity of at least about 20 mVal / lOOg, preferably of about 30 to 100 mVal / lOOg, is preferably used .
Zusätzlich werden die im Rohsaft vorhandenen Alkaliionen wegen der Ionenumtauschfahigkeit der genannten Tonminerale durch Erdalkaliionen ersetzt, was zur Steigerung der Kristallisationsausbeute beiträgt. Werden in nachgeschalteten Prozessen Ionenaustauscher verwendet, führt die Entfernung der Alkali- ionen zu einer längeren Standzeit der Ionenaustauscher.In addition, due to the ion exchange capacity of the clay minerals mentioned, the alkali ions present in the raw juice are replaced by alkaline earth ions, which contributes to increasing the crystallization yield. If ion exchangers are used in downstream processes, the removal of the alkali ions leads to a longer service life of the ion exchangers.
Infolge der Anwesenheit der genannten Tonminerale bildet sich weiterhin ein leicht filtrierbarer und entwässerbarer Schlamm, der restliches Calciumhydroxid (an das Tonmineral gebunden) sowie schwerlösliche Calciumsalze enthält und der als Dünger
eingesetzt werden kann. Das Tonmineral hat bei der Fällung die Funktion eines Filterhilfsmittels und bei der Ausbringung als Dünger die Funktion eines Vergleichmäßigungsmittels, das eine gleichmäßige und stetige Freisetzung der Düngewirkstoffe im Boden fördert .As a result of the presence of the clay minerals mentioned, an easily filterable and dewatered sludge continues to be formed, which contains residual calcium hydroxide (bound to the clay mineral) and poorly soluble calcium salts and which is used as a fertilizer can be used. The clay mineral acts as a filter aid during precipitation and as a fertilizer when applied as a fertilizer, which promotes an even and steady release of the fertilizer in the soil.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Dünnsäfte haben eine helle Farbe, und auch bei der anschließenden Dicksafterzeugung wird ein helleres Produkt erhalten. Der kristallin gewonnene Zucker ist ebenfalls von hellerer Farbe. Die Gesamtausbeute an Kristallzucker steigt.The thin juices produced by the process according to the invention have a light color, and a lighter product is also obtained in the subsequent thick juice production. The crystalline sugar is also lighter in color. The overall yield of granulated sugar increases.
Vorzugsweise verwendet man Bentonit, insbesondere Calcium- bentonit und/oder säureaktivierten Bentonit als smektitisches Tonmineral und/oder Halloysit. Der Halloysit gehört zu den kaolinartigen Tonmineralen und hat die Formel Al4(OH)8[Si4010] .H20.Bentonite, in particular calcium bentonite and / or acid-activated bentonite, is preferably used as the smectitic clay mineral and / or halloysite. Halloysite is a kaolin-like clay mineral and has the formula Al 4 (OH) 8 [Si 4 0 10 ] .H 2 0.
Andere geeignete smektitische Tonminerale sind Hectorit, Nontronit, Ver iculit und Ilit.Other suitable smectitic clay minerals are hectorite, nontronite, ver iculite and ilite.
Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the examples below.
Nach allen Beispielen wird ein unbehandelter, filtrierter Rohrzucker-Rohsaft aus einer mittelamerikanischen Zuckerraffinerie mit den genannten Tonmineralen und mit Ca(0H)2 bei einer Temperatur von 30°C behandelt. Zum Vergleich wurde auch eine großtechnisch raffinierte Zuckerlösung analysiert (siehe Vergleichsbeispiel) .According to all the examples, an untreated, filtered raw cane sugar juice from a Central American sugar refinery is treated with the clay minerals mentioned and with Ca (0H) 2 at a temperature of 30 ° C. A large-scale refined sugar solution was also analyzed for comparison (see comparative example).
Die verwendeten Adsorbentien auf der Basis von natürlichen smektitischen Tonmineralen wurden nach üblichen Verfahren gereinigt, d.h. die Begleitminerale (Quarz, Feldspat) wurden durch eine Hydrozyklon- oder Dekanter-Behandlung entfernt . Die gereinigten Adsorbentien wurden getrocknet und gemahlen. Säureaktivierte Smektite wurden nach üblichen Verfahren, z.B.
durch Säurebehandlung von Rohsmektiten mit anschließender Trocknung und Mahlung, oder durch Säureaktivierung von Rohsmektiten in wäßrigen Suspensionen mit daran anschließender Filtration, Waschung, Trocknung und Mahlung hergestellt. Der Halloysit wurde in ähnlicher Weise aufbereitet . Die verwendeten Produkte haben einen Wassergehalt von etwa 8 bis 12 Gew.% und einen Trockensiebrückstand auf einem 63/m-Sieb von etwa 20 bis 30 Gew.%. Die spezifische Oberfläche lag im allgemeinen zwischen etwa 50 und 200 m2/g, die lonenumtauschfahigkeit im allgemeinen zwischen etwa 30 und 100 mVal/lOOg.The adsorbents used, based on natural smectite clay minerals, were cleaned by conventional methods, ie the accompanying minerals (quartz, feldspar) were removed by a hydrocyclone or decanter treatment. The cleaned adsorbents were dried and ground. Acid-activated smectites were processed using conventional methods, e.g. prepared by acid treatment of raw smectites with subsequent drying and grinding, or by acid activation of raw smectites in aqueous suspensions with subsequent filtration, washing, drying and grinding. The halloysite was prepared in a similar way. The products used have a water content of approximately 8 to 12% by weight and a dry sieve residue on a 63 / m sieve of approximately 20 to 30% by weight. The specific surface was generally between about 50 and 200 m 2 / g, the ion exchange capacity in general between about 30 and 100 mVal / lOOg.
Die spezifische Oberfläche wurde nach der BET-Methode (Einpunktmethode mit Stickstoff gemäß DIN 66 131) ermittelt.The specific surface was determined using the BET method (single point method with nitrogen according to DIN 66 131).
Die lonenumtauschfahigkeit wurde wie folgt ermittelt:The ion exchange ability was determined as follows:
Das getrocknete Tonmineral wurde mit einem großem Überschuß an wäßriger NH4CI-Lösung eine Stunde unter Rückfluß zur Reaktion gebracht . Nach einer Standzeit von 16 Stunden bei Raumtemperatur wurde filtriert, der Filterkuchen wurde gewaschen, getrocknet und gemahlen, und der NH4-Gehalt im Tonmineral wurde nach Kjeldahl bestimmt.The dried clay mineral was reacted with a large excess of aqueous NH 4 Cl solution under reflux for one hour. After standing for 16 hours at room temperature, the mixture was filtered, the filter cake was washed, dried and ground, and the NH 4 content in the clay mineral was determined according to the Kjeldahl method.
Beispiel 1example 1
Neutralisation und nachgeschaltete EntfärbungNeutralization and subsequent decolorization
Rohsaft mit einem pH-Wert von 5,2 und einem Saccharosegehalt von etwa 12 Gew.% wurde mit einer Ca (OH) 2-Lösung (3°Be) bis zu einem pH-Wert von 8,0 neutralisiert. Anschließend wurde die Mischung mit verschiedenen Mengen an säureaktiviertem Bentonit, der durch Belegen eines Ca-Bentonits (spez. Oberfläche
130 m2/g) mit 3 Gew.% konz . Schwefelsäure hergestellt worden war (SAS-1) , und mit verschiedenen Mengen Ca-Bentonit (S-l) , versetzt. Die spezifischen Oberflächen waren wie folgt: SAS- 1:130 m2/g; S-l: 45 m2/g. Die Kationenumtauschfähigkeiten waren wie folgt: SAS-1:68 mVal/lOOg; S-l: 70 mVal/lOOg.Raw juice with a pH of 5.2 and a sucrose content of about 12% by weight was neutralized with a Ca (OH) 2 solution (3 ° Be) to a pH of 8.0. The mixture was then mixed with various amounts of acid-activated bentonite, which was obtained by coating a Ca-bentonite (specific surface 130 m 2 / g) with 3 wt.% Conc. Sulfuric acid had been prepared (SAS-1), and mixed with various amounts of Ca bentonite (S1). The specific surface areas were as follows: SAS-1: 130 m 2 / g; Sl: 45 m 2 / g. The cation exchange capabilities were as follows: SAS-1: 68 meq / 100g; Sl: 70 mVal / lOOg.
Es wurden der nach der Filtration resultierende pH-Wert, sowie der Transmissionsgrad (Transmittanz) bei 550nm (Dicke der Meßzelle 1 cm) bestimmt. Außerdem wurde die Gardner-Zahl bestimmt. Die Gardner-Zahl wird spektroskopisch mittels Ver- gleichslösungen ermittelt (ASTM Methode D1544, lOmm-Meßzelle) . Helle Lösungen besitzen eine niedrige Gardner-Zahl und eine hohe Transmittanz. Mit Ad/Ca(OH)2 ist das Gewichtsverhältnis zwischen Adsorbens und Ca(OH)2 bezeichnet.The pH value resulting after the filtration and the degree of transmission (transmittance) at 550 nm (thickness of the measuring cell 1 cm) were determined. The Gardner number was also determined. The Gardner number is determined spectroscopically using comparison solutions (ASTM method D1544, 10 mm measuring cell). Bright solutions have a low Gardner number and high transmittance. Ad / Ca (OH) 2 denotes the weight ratio between adsorbent and Ca (OH) 2.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben.The results are shown in Table I.
Tabelle ITable I
Gardner Transmittanz pH-Wert Ad/Ca(OH)2 Gardner Transmittance pH Ad / Ca (OH) 2
Rohzuckerlösung unbehandelt filtriert nicht bestimmbar 0 5,2Untreated raw sugar solution filtered cannot be determined 0 5.2
Zuckerlösung ausSugar solution
Raffinerie 8,2 5,4 7,2Refinery 8.2 5.4 7.2
SAS-1, 1% 7,3 14,6 7,7 6,3SAS-1, 1% 7.3 14.6 7.7 6.3
SAS-1, 2% 6,9 21,9 7,4 18,8SAS-1, 2% 6.9 21.9 7.4 18.8
SAS-1, 3% 4,7 54,6 5,9 31,3SAS-1, 3% 4.7 54.6 5.9 31.3
S-l, 1% 8,2 10,9 8,0 6,3S-1, 1% 8.2 10.9 8.0 6.3
S-l, 2% 7,8 12,4 7,6 18, 8S-1.2% 7.8 12.4 7.6 18.8
S-l, 3% 7,6 15,3 7,6 31,3
Beispiel 2Sl, 3% 7.6 15.3 7.6 31.3 Example 2
Gleichzeitige Neutralisation und EntfärbungSimultaneous neutralization and discoloration
Die Rohzuckerlösung von Beispiel 1 wurde durch Einbringen von 2 Gew.% einer Mischung aus Ca(0H)2 und eines säureaktivierten Bentonits, der durch Slurryaktivierung des Ca-Bentonits (S-l) von Beispiel 1 mit 35Gew.% Schwefelsäure hergestellt worden war (SAS-2) , behandelt (spezifische Oberfläche 220 m2/g; Kationenumtauschfähigkeit 35 mVal/lOOg) . Nach der Filtration wurde die Zuckerlösung analysiert .The raw sugar solution of Example 1 was prepared by introducing 2% by weight of a mixture of Ca (0H) 2 and an acid-activated bentonite, which had been prepared by slurry activation of the Ca-bentonite (S1) from Example 1 with 35% by weight of sulfuric acid (SAS- 2), treated (specific surface area 220 m 2 / g; cation exchange capacity 35 mVal / lOOg). After the filtration, the sugar solution was analyzed.
Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben.The results are shown in Table II.
Tabelle IITable II
Gardner Transmittanz (%) pH-Wert Ad/Gardner Transmittance (%) pH Ad /
Ca(OH)2 Ca (OH) 2
Rohzuckerlösung unbehandelt , filtriert nicht bestimmbar 0 5,2Raw sugar solution untreated, filtered undetectable 0 5.2
Zuckerlösung ausSugar solution
Raffinerie 8,2 5,4 7,2Refinery 8.2 5.4 7.2
SAS-2, 99%,SAS-2, 99%,
Ca(OH)2 1% 5,6 34,0 5,6 99Ca (OH) 2 1% 5.6 34.0 5.6 99
SAS-2, 97%,SAS-2, 97%,
Ca(OH)2 3% 5,9 30,2 6,0 33Ca (OH) 2 3% 5.9 30.2 6.0 33
SAS-2, 95%,SAS-2, 95%,
Ca(OH)2 5% 7,9 10, 6 7,3 19
Beispiel 3Ca (OH) 2 5% 7.9 10, 6 7.3 19 Example 3
Gleichzeitige Neutralisation und EntfärbungSimultaneous neutralization and discoloration
Die Rohzuckerlösung von Beispiel 1 wurde mit verschiedenen Konzentrationen einer Mischung aus 95 Gew.% SAS-1 und 5 Gew% Ca(OH)2 behandelt. (Gewichtsverhältnis Ad/Ca(OH)2 = 19).The raw sugar solution of Example 1 was treated with various concentrations of a mixture of 95% by weight SAS-1 and 5% by weight Ca (OH) 2 . (Weight ratio Ad / Ca (OH) 2 = 19).
Die Analyse der Produkte nach der Filtration ist in Tabelle III angegeben.The analysis of the products after filtration is given in Table III.
Tabelle IIITable III
Gardner Transmittanz (%) pH-WertGardner transmittance (%) pH
Rohzuckerlösung unbehandelt , filtriert nicht bestimmbar 5,2 Zuckerlösung aus Raffinerie 8,2 5,4 7,2 1% SAS-l/Ca(OH)2 5,4 33,3 5,9 3% SAS-l/Ca(OH)2 6,6 25,6 7,3 5% SAS-l/Ca(OH)2 6,9 23,3 7,8Untreated raw sugar solution, cannot be filtered 5.2 Sugar from refinery 8.2 5.4 7.2 1% SAS-l / Ca (OH) 2 5.4 33.3 5.9 3% SAS-l / Ca (OH ) 2 6.6 25.6 7.3 5% SAS-1 / Ca (OH) 2 6.9 23.3 7.8
Beispiel 4Example 4
Entfärbung mit nachgeschalteter NeutralisationDiscoloration with subsequent neutralization
Die Rohzuckerlösung von Beispiel 1 wurde mit verschiedenen Mengen SAS-1 bzw. mit einem calciumhaltigen Halloysit (S-2) vermischt und anschließend mit der Ca (OH) 2 -Lösung (3°Be) auf pH = 7 neutralisiert. Der Halloysit hatte eine spezifische
Oberfläche von 153 m2/g und eine Kationenumtauschfahigkeit von 58 mVal/lOOg.The raw sugar solution from Example 1 was mixed with various amounts of SAS-1 or with a calcium-containing halloysite (S-2) and then neutralized to pH = 7 with the Ca (OH) 2 solution (3 ° Be). The halloysite had a specific one Surface area of 153 m 2 / g and a cation exchange capacity of 58 mVal / lOOg.
Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.The results are shown in Table IV.
Tabelle IVTable IV
Gardner Transmittanz (%) pH-Wert Ad/Gardner Transmittance (%) pH Ad /
Ca(OH)2 Rohzuckerlösung unbehandelt , filtriert nicht bestimmbar 0 5,2 Zuckerlösung aus Raffinerie 8,2 5,4 7,2Ca (OH) 2 raw sugar solution untreated, filtering cannot be determined 0 5.2 Sugar solution from refinery 8.2 5.4 7.2
SAS-1, 0,6% 7,2 12,5 7,1 6,0SAS-1, 0.6% 7.2 12.5 7.1 6.0
SAS-1, 0,8% 7,0 13,7 7,0 6,7SAS-1, 0.8% 7.0 13.7 7.0 6.7
SAS-1, 1,2% 6,8 16,7 7,1 8,0SAS-1, 1.2% 6.8 16.7 7.1 8.0
S-2, 0,6% 8,1 10,0 7,1 7,5S-2, 0.6% 8.1 10.0 7.1 7.5
S-2, 0,8% 7,9 10,4 7,0 8,9S-2, 0.8% 7.9 10.4 7.0 8.9
18,2 7,1 10,918.2 7.1 10.9
Beispiel 5Example 5
Entfärbung mit nachgeschalteter NeutralisationDiscoloration with subsequent neutralization
Eine frische Rohzuckerlösung (Saccharosegehalt 12 Gew.%) wurde nach der Filtration mit verschiedenen Mengen an calciumhaltigem Halloysit (S-2) versetzt und anschließend mit Ca (OH) 2 -Lösung (7°Be) auf pH = 7,0 neutralisiert. Nach 30 min wurde erneut filtriert, und das Filtrat wurde spektrometrisch analysiert. Zum Vergleich wurde auch eine technisch gewonnene frische Rohzuckerlösung untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.A fresh raw sugar solution (sucrose content 12% by weight) was mixed with various amounts of calcium-containing halloysite (S-2) after filtration and then neutralized to pH = 7.0 with Ca (OH) 2 solution (7 ° Be). After 30 min the mixture was filtered again and the filtrate was analyzed spectrometrically. For comparison, a technically obtained fresh raw sugar solution was also examined. The results are shown in Table V.
Tabelle VTable V
Transmittanz (%) pH-Wert Ad/Ca(OH)2 Transmittance (%) pH Ad / Ca (OH) 2
Rohzuckerlösung unbehandelt, filtriert 4,5 4,5 Zuckerlösung aus Raffinerie (Sulfitation) 18,5 6,5 -- Zuckerlösung behandelt mit 0, 05Gew.% S-2 19,5 7,0 1,2 Zuckerlösung behandelt mit 0, 07Gew.% S-2 20,5 7,0 1,0 Zuckerlösung behandelt mit 0,lGew.% S-2 22,5 7,0 0,7Raw sugar solution untreated, filtered 4.5 4.5 Sugar solution from refinery (sulfitation) 18.5 6.5 - Sugar solution treated with 0.05% by weight S-2 19.5 7.0 1.2 Sugar solution treated with 0.07% by weight % S-2 20.5 7.0 1.0 sugar solution treated with 0.1% wt. S-2 22.5 7.0 0.7
Ferner wurden großtechnische Raffinationsversuche in einer Zuckerraffinerie durchgeführt.Large-scale refining trials were also carried out in a sugar refinery.
VergleichsbeispielComparative example
In einer typischen mittelamerikanischen Zuckerraffinerie auf Rohrzuckerbasis wurde nach folgendem Verfahren gearbeitet. Die angegebenen Gew.%-Werte beziehen sich auf eingesetzte Masse Zuckerrohr. Der durch Pressen/Extraktion erhaltene Rohzucker- saft (pH = 4,8) wurde mit 0,018 Gew.% Schwefeldioxid auf einen pH-Wert von 4,2 heruntergeschwefelt. Das Schwefeldioxid wurde durch Verbrennen von Schwefel erhalten. Der Rohzuckerlösung wurde Ca(0H)2 (7-9°Be) zugesetzt, bis ein pH-Wert von 7,0 bis 7,5 erreicht war. Dazu wurden 0,094 Gew.% Ca(OH)2 benötigt. Die Temperatur betrug 32 bis 36°C. Das Gemisch wurde durch indirekte Beheizung auf etwa 100°C erwärmt und unter leichtem
Rühren 40 min bei dieser Temperatur gehalten. Zur Verbesserung der Fällungsreaktionen wurde noch ein Polyacrylamid-Flockungsmittel (7,3 ppb) zugegeben. Nach einer Haltezeit von 40 min wurde das Gemisch filtriert, und der Filterkuchen wurde mit wenig heißem Wasser gewaschen. Das Filtrat (gereinigter Dünnsaft) wurde unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 100°C aufkonzentriert . Der dabei anfallende Kristallzucker betrug 10,4 Gew.%. Der Anteil des nicht kristallisierbaren Materials (Melasse) am Gesamtfeststoffgehalt des gereinigten Dünnsafts betrug 3,9 Gew.%.The following procedure was used in a typical Central American sugar refinery based on cane sugar. The stated% by weight values relate to the mass of sugar cane used. The raw sugar juice (pH = 4.8) obtained by pressing / extraction was sulfurized down to a pH of 4.2 with 0.018% by weight sulfur dioxide. The sulfur dioxide was obtained by burning sulfur. Ca (0H) 2 (7-9 ° Be) was added to the raw sugar solution until a pH of 7.0 to 7.5 was reached. This required 0.094% by weight of Ca (OH) 2 . The temperature was 32 to 36 ° C. The mixture was heated to about 100 ° C by indirect heating and under gentle Stirring held at this temperature for 40 min. A polyacrylamide flocculant (7.3 ppb) was added to improve the precipitation reactions. After a 40 minute hold, the mixture was filtered and the filter cake was washed with a little hot water. The filtrate (purified thin juice) was concentrated under reduced pressure at a temperature of 100 ° C. The crystal sugar obtained was 10.4% by weight. The proportion of non-crystallizable material (molasses) in the total solids content of the purified thin juice was 3.9% by weight.
Beispiel 6Example 6
In derselben Raffinationsanlage und mit Zuckerrohr derselben Vegetationsperiode wie nach dem Vergleichsbeispiel wurde nach folgendem, erfindungsgemäßen Schema raffiniert:Refining was carried out in the same refining plant and with sugar cane in the same growing season as in the comparative example, in accordance with the following scheme according to the invention:
Der durch Pressen/Extraktion erhaltene Rohzuckersaft (pH = 4,8) wurde mit einer Vormischung aus calciumhaltigem Halloysit (S-2) und Ca(0H)2 (7-9°Be) versetzt, bis ein pH-Wert von 7,0 bis 7,5 erreicht war. Bis zum Erreichen dieses pH-Wertes wurden 0,051 Gew.% Ca-Halloysit (bezogen auf Masse des verarbeiteten Zuckerrohrs) eingebracht. Die zugegebene Menge Ca(OH)2 entspricht 0,054 Gew.% (Ad/Ca(0H)2 = 0,9), beträgt also nur etwa die Hälfte der nach dem Vergleichsbeispiel verwendeten Menge. Die Temperatur betrug auch hier 32 bis 36°C. Das Gemisch wurde durch indirekte Beheizung auf etwa 100°C erwärmt und unter leichtem Rühren 40 min bei dieser Temperatur gehalten. Die bei der Fällung gebildete Flocke ließ sich einfach filtrieren, so daß keine zusätzlichen Fällungshilfsmittel notwendig waren. Der Filterkuchen wurde mit wenig heißem Wasser gewaschen, und die vereinigten Filtrate (pH = 6,8 bis 7,0) wurden unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 100°C aufkonzentriert . Die Ausbeute an Kristallzucker betrug 11,3 Gew.%, der Verlust in der Melasse betrug 3,3 Gew.%.
Die Ergebnisse sind in Tabelle VI angegeben.A premix of calcium-containing halloysite (S-2) and Ca (0H) 2 (7-9 ° Be) was added to the raw sugar juice (pH = 4.8) obtained by pressing / extraction until a pH of 7.0 until 7.5 was reached. Until this pH was reached, 0.051% by weight of Ca halloysite (based on the mass of the processed sugar cane) was introduced. The amount of Ca (OH) 2 added corresponds to 0.054% by weight (Ad / Ca (0H) 2 = 0.9), which is only about half the amount used in the comparative example. The temperature here was 32 to 36 ° C. The mixture was heated to about 100 ° C. by indirect heating and kept at this temperature for 40 minutes with gentle stirring. The flake formed during the precipitation was easy to filter, so that no additional precipitation aids were necessary. The filter cake was washed with a little hot water and the combined filtrates (pH = 6.8 to 7.0) were concentrated under reduced pressure at a temperature of 100 ° C. The yield of granulated sugar was 11.3% by weight, the loss in the molasses was 3.3% by weight. The results are shown in Table VI.
Tabelle VITable VI
S02 (1) Ca(OH)2 (1)Halloys. (χ) Farbe Ausbeute^4) S0 2 (1) Ca (OH) 2 (1) Halloys. (χ) color yield ^ 4)
Zu.-Lsg(2)zu.-krist (3) Zu.-Lsg (2) zu.-krist (3)
vgl. -Bsp. 0, 18 0,94 8, 0 40,0 10,9see. -E.g. 0.18 0.94 8.0 40.0 10.9
Bsp. 6 -- 0,54 0,51 9,7 41,6 11,3Ex. 6 - 0.54 0.51 9.7 41.6 11.3
1) jeweils kg je Tonne Zuckerrohr1) kg per ton of sugar cane
2) Kopke-Turbidimeter (Mod. 9591-K-10) , (höhere Werte: hellere Lösung)2) Kopke turbidimeter (Mod. 9591-K-10), (higher values: lighter solution)
3) Visuell gegen Standard (höhere Werte: hellere Kristalle)3) Visually against standard (higher values: lighter crystals)
4) Gew.%, bezogen auf Zuckerrohr
4)% by weight, based on sugar cane