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(11) | EP 0 899 344 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur industriellen Gewinnung
von Saft aus Zuckerrüben, bei dem die zuvor gewaschenen Zuckerrüben zerkleinert werden
und dann in Saft und einen festen Teil getrennt werden. Es ist die Aufgabe der Erfindung,
mit einfachen Mitteln den Prozeß der Saftherstellung bei kontinuierlichem Verfahrensablauf
so zu gestalten, daß die Saftgewinnung energetisch wesentlich günstiger abläuft und
Abfallprodukte wieder vermehrt der tierischen Ernährung zugeführt werden können, und
den Prozeß so auszuführen, daß die mit den Zuckerrüben in den Prozeß eingeschleppten
Bakterien nicht wirksam werden können. Die Erfindung besteht darin, daß die Zerkleinerung
der Zuckerrüben bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne durch einen
Mahl- oder Reibevorgang erfolgt, bei dem die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber
nicht völlig auseinandergerissen werden, daß man dann die gemahlene Rübenmasse bei
derselben Temperatur in einer Zentrifuge in einen flüssigen Anteil und einen festen
Anteil trennt, daß man anschließend den festen Anteil einem weiteren Mahlvorgang in
einer Mühle unterwirft, bei dem die Zellen weiter aufgeschlossen werden, und dann
das Mahlprodukt bei derselben Temperatur in einer weiteren Trennvorrichtung wieder
in einen füssigen und einen festen Teil trennt, daß man den erhaltenen kalten Saft
nun schnell auf etwa 90° kurzzeitig erhitzt und ihm dann in geringer Menge ein Ausfällmittel
beimischt und so das im Saft befindliche Eiweiß ausfällt und dann separiert, und daß
man den erhaltenen reinen Saft nun zu Zuckerprodukten weiterverarbeitet. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben für die industrielle Zuckerherstellung, bei dem die zuvor gewaschenen Zuckerrüben zerkleinert werden und die zerkleinerte Rübenmasse in eine feste und eine flüssige Phase getrennt wird.
[0002] Die Verarbeitung von Zuckerrüben zu Zucker ist im Laufe der letzten Jahrzehnte ein großindustrieller Prozeß geworden, bei dem sehr viel Energie aufgewandt werden muß und bei dem neben Zucker auch weitere Produkte anfallen. Diese werden zum Teil als Tierfutter verwendet, die als Tierfutter wertvollsten Bestandteile der Zuckerrübe fallen jedoch aus verfahrenstechnischen Gründen der Vernichtung anheim.
[0003] In diesem großindustriellen Prozeß werden zuvor gründlich gewaschene Zuckerrüben geschnitzelt und die Rübenschnitzel in beheizten Extraktionstürmen mit Wasser ausgelaugt. Dazu muß erhitztes Frischwasser bereitgestellt werden. Bei dieser Behandlung wird die gesamte Rübenmasse auf die Extraktionstemperatur gebracht. Der erhaltene heiße Saft weist durch diese Behandlung einen höheren Wassergehalt als der in der Rübe befindliche Saft auf.
[0004] Bei dieser Behandlung der Rübenschnitzel treten einige Probleme auf, deren Lösung besondere Maßnahmen erfordert: Unter diesen Problemen sind es insbesondere drei, die den Prozeßablauf in eine nicht immer erwünschte Richtung führen:
Das eine Problem ist das in der Rübe vorhandene Eiweiß, das man im Prozeß, und zwar im beheizten Extraktionsturm, zu Aminosäuren abbaut, die es dann erforderlich machen, den pH-Wert durch Zugabe von Calziumhydroxid zu steuern und die Aminosäuren aus dem erzeugten Saft zu entfernen. Denn die Aminosäuren verändern den pH-Wert, sind Ursache einer Inversion der Sacharose, führen damit zu Zuckerverlusten und sind hinderlich bei der Zuckerkristallisation. Die im Prozeß erzeugten Aminosäuren werden mit Kalk gebunden und das an sich als Tierfutter verwertbare Eiweiß geht damit einer sinnvollen weiteren Nutzung verloren. Die Aminosäuren werden mit dem Kalk auf landwirtschaftliche Äcker ausgetragen und haben dort kaum einen Düngewert, während die in den Rüben enthaltenen Eiweiße ein an sich wertvolles Tierfutter sind, das bei diesem Verfahren verlorengeht.
[0005] Ein anderes Problem ist das in den Rüben enthaltene Pektin, das aus dem Saft entfernt werden muß, weil es bei den Prozeßtemperaturen dickflüssig wird und in dem bisherigen Prozeßablauf zu einem schnellen Zusetzen der eingesetzten Filter führt. Der Rohsaft kann daher nicht filtriert werden, ein weiterer Grund für den Zusatz von Calziumhydroxid, um die Pektine abzubauen.
[0006] Ein drittes Problem sind mit den Rüben in den Prozeß eingeschleppte Bakterien, die den Rüben bei ihrer Lagerung nichts tun, weil sie bei den während der Rübenkampagne herrschenden Außentemperaturen untätig sind, die aber bei den Temperaturen der Saftherstellung durch die Wärme im Extraktionsturm sehr aktiv werden und nicht nur Zucker fressen, sondern durch ihre Stoffwechselprodukte den Saft sauer machen, was man durch die Zugabe von Formalin zu kompensieren hat. Diese Zugabe ist aus verschiedenen Gründen bedenklich.
[0007] Diese energieaufwendige und mit den aufgezeigten Problemen beladene "heiße" Saftherstellung war im Laufe der Jahre wegen der immer größer werdenden Verarbeitungsmengen an Zuckerrüben in den Zuckerfabriken notwendig geworden, um den Zuckerfabrikationsprozeß möglichst kontinuierlich ablaufen zu lassen, obwohl die industrielle Zuckerfabrikation einmal mit einer "kalten" Saftherstellung begonnen hatte, wie sie heute noch bei der Herstellung von Speiseöl und Obstsäften teilweise angewandt wird.
[0008] Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln den Prozeß der Saftherstellung bei kontitinuierlichem Verfahrensablauf so zu gestalten, daß die Saftgewinnung bei den während der Rübenkampagne herrschenden Temperaturen und dadurch energetisch wesentlich günstiger abläuft und daß das in der Rübe enthaltene Eiweiß der tierischen Ernährung zugeführt werden kann, und den Prozeß so auszuführen, daß die mit den Zuckerrüben in den Prozeß eingeschleppten Bakterien nicht wirksam werden können.
[0009] Die Erfindung besteht darin, daß die Zerkleinerung der Zuckerrüben bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne durch einen Mahlvorgang erfolgt, bei dem die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinandergerissen werden, daß man dann die gemahlene Rübenmasse bei derselben Temperatur in einer Trennstufe, z.B. einer Zentrifuge oder Presse, in ihren flüssigen Anteil und ihren festen Anteil trennt, daß man anschließend den festen Anteil einem weiteren Mahlvorgang unterwirft, bei dem die Zellen weiter aufgeschlossen werden, und dann das Mahlprodukt bei derselben Temperatur in einer weiteren Trennvorrichtung, z.B. einer Hochleistungszentrifuge, wieder in einen flüssigen und einen festen Teil trennt, daß man den erhaltenen kalten Saft nun schnell auf etwa 90° kurzzeitig erhitzt, ihn damit sterilisiert, und ihm dann in geringer Menge ein Ausfällmittel, z.B. einen Elektrolyten, beimischt und auf diese Weise das im Saft befindliche Eiweiß ausfällt, das man in einer Trennstufe aus dem Saft entfernt, und daß man den erhaltenen Saft nun der Weiterverarbeitung zuführt, während man das ausgefällte Eiweiß dem abgetrennten festen Teil wieder zumischt.
[0010] Dieses Verfahren läßt sich kontinuierlich betreiben, es verbraucht erheblich weniger Energie, weil nur der erhaltene Saft, nicht aber Feststoffmasse und im Extraktionsturm zugefügtes Wasser erhitzt werden müssen, der Einsatz von Kalk entfällt, der Einsatz an Chemikalien ist geringer geworden, insbesondere entfällt die Verwendung von Formalin und Schwefeldioxid. Dabei wird das Eiweiß als solches im Prozeßverlauf abgetrennt und kann als Viehfutter verwendet werden, indem es der bis auf geringe Zuckerreste sonst nur noch Ballaststoffe enthaltenen Feststoffmasse zugemischt wird.
[0011] Dadurch ist dieses Verfahren nicht nur technisch dem mit Extraktionsturm arbeitenden bisherigen Verfahren überlegen, es arbeitet im Betrieb kostengünstiger und ist auch bei der Anschaffung des Maschinenparkes in den Kosten günstiger.
[0012] Bei diesem Verfahren ist es vorteilhaft, wenn man den in beiden Trennstufen erhaltenen Saft vor der kurzzeitigen Erhitzung miteinander mischt und somit dieselben Maschinen für die Verarbeitung der aus den beiden Verarbeitungsstufen anfallenden Säfte benutzt.
[0013] Um Verfärbungen des Saftes im Produktionsablauf zu vermeiden, die auftreten können, wenn der Saft aus irgendwelchen Gründen längere Zeit in Berührung mit atmosphärischer Luft stehen bleibt, ist es zweckmäßig, daß man die Behandlung der Rübenmasse bis zu ihrer Erhitzung unter verminderter Sauerstoffanwesenheit durchführt.
[0014] Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Anlage zur Gewinnung von Saft aus Zuckerrüben für die Zuckerherstellung mit einer Rübenwaschvorrichtung, einer Rübenzerkleinerungsvorrichtung und einer Trennvorrichtung, die sich dadurch auszeichnet, daß die Rübenzerkleinerungsvorrichtung eine Mühle oder Reibe ist, durch deren Mahlvorgang, der bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne erfolgt, die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinandergerissen werden, daß der Rübenzerkleinerungsvorrichtung eine Trennvorrichtung, vorzugsweise eine Zentrifuge oder Presse, nachgeschaltet ist, die die zerkleinerte Rübenmasse in einen flüssigen Anteil und einen festen Anteil trennt, daß für den flüssigen Anteil ein Sammelgefäß oder eine Rohrleitung vorgesehen ist und daß an den Ausgang der Trennvorrichtung für den festen Anteil eine weitere Zerkleinerungsvorrichtung angeschlossen und dieser eine weitere Trennvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Zentrifuge, nachgeschaltet ist, daß für den erhaltenen Saft eine Einrichtung zur kurzzeitigen Hocherhitzung und eine Station zur Elektrolytzugabe und Eiweißausfällung nachgeschaltet sind, daß dieser Station ein Separator zur Abtrennung des ausgefällten Eiweiß nachgeschaltet ist und daß dieser Einrichtung eine Station zur Übergabe des nun reinen Saftes an die Anlage zur Weiterverarbeitung zu Zucker nachgeschaltet ist.
[0015] Dieser maschinelle Aufwand ist verglichen mit den bisherigen Produktionsanlagen gering, kostengünstig einzukaufen, weil die benötigten Maschinen serienmäßig bereits für andere Zwecke hergestellt werden und kostengünstig mit geringem Energieaufwand zu betreiben sind. Dabei lassen sich diese Anlagen auch in kleinerem Stil ohne wirtschaftliche Einbußen betreiben, so daß es möglich wird, die Saftherstellung dezentral in kleineren Anlagen durchzuführen und die Zuckerkristallisation anderen Orts zentral durchzuführen. Das würde zu einer weiteren Kosten- und Energieeinsparung führen, denn die großen Mengen Zuckerrüben wären nur kurze Strecken zu transportieren, die als Viehfutter und Düngemittel zu verwendenden Abfallprodukte ebenfalls nur kurze Strecken, während der erzeugte Saft, in seiner Menge nur ein Bruchteil der Rübenmenge, mit weniger Aufwand zur Weiterverarbeitung zu transportieren wäre.
[0016] Für die Eiweißnutzung ist es nutzvoll, daß der Einrichtung zur Abtrennung des ausgefällten Eiweißes eine zu einem Feststoffmasse verarbeitenden Mischer führende Fördervorrichtung nachgeschaltet ist.
[0017] Es besteht die Möglichkeit, daß den Zentrifugen eine mechanische Preßvorrichtung vorgeschaltet ist.
[0018] Das anfallende Pektin kann ebenfalls gewonnen werden, indem es aus dem Verfahrensgang abgetrennt wird.
[0019] Es fällt weniger Melasse an. Diese ist in einem für die menschliche Ernährung geeigneten Zustand.
[0020] Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockbild der erfindungsgemäßen Anlage:
Über das Förderband 1 werden gewaschene Zuckerrüben einer Mühle 2 oder Reibe zugeführt, deren Schneckenförderer die Zuckerrüben dem Mahlwerk oder der Reibe zuführt. Bei diesem Mahlvorgang werden die Zellen der Zuckerrüben angerissen und mechanisch aufgeschlossen, aber nicht vollständig zerstört. Aus der Mühle 2 oder Reibe wird die zerkleinerte Rübenmasse mittels eines Förderers 3 einer ersten Trennstufe in Form der Zentrifuge 4 zugeführt, aus der der flüssige Produktanteil Saft dem als Erhitzungsvorrichtung dienenden Wärmetauscher 7 zugeführt wird, in welchem der Rübensaft auf eine Temperatur von etwa 90°C in kurzer Zeit erhitzt wird. Der in der ersten Trennstufe 4 anfallende Feststoff wird mittels eines weiteren Förderers einer weiteren Mühle 5 zugeführt und in dieser so gemahlen, daß die Zellen vollständig aufgeschlossen werden. Der erhaltene flüssige Teil dieser Masse wird ebenfalls der Erhitzungsvorrichtung 7 zugeführt, nachdem er in der Trennstufe 6 von dem Feststoffanteil getrennt wurde. Der in der Erhitzungsvorrichtung auf etwa 90°C erhitzte Saft durchläuft eine Mischvorrichtung 8, in der dem Saft ein Mittel zur Ausfällung des Eiweißes mittels der Förderpumpe 9 zugeführt wird. Der Saft fließt dann in ein Beruhigungsgefäß 10, wo das Eiweiß ausflockt. Im nachgeschalteten Separator 11 wird das Eiweiß abgetrennt und mittels der Fördereinrichtung 12 dem Mischer 13 zugeführt. Der aus dem Separator 11 laufende Saft wird dann der Weiterverarbeitung zu Zuckerprodukten, wie Kristallzucker, Flüssigzucker, Kandis etc. zugeführt.
bei dem die zuvor gewaschenen Zuckerrüben zerkleinert werden und die zerkleinerte
Rübenmasse in eine feste und flüssige Masse getrennt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerkleinerung der Zuckerrüben bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne durch einen Mahlvorgang erfolgt, bei dem die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinandergerissen werden,
daß man dann die gemahlene Rübenmasse bei derselben Temperatur in einer Trennvorrichtung in ihren flüssigen Anteil und ihren festen Anteil trennt,
daß man anschließend den festen Anteil einem weiteren Mahlvorgang unterwirft, bei dem die Zellen zerstört werden, und dann das Mahlprodukt bei derselben Temperatur in einer weiteren Trennvorrichtung wieder in einen flüssigen und einen festen Teil trennt,
daß man den erhaltenen kalten Saft nun auf etwa 90° kurzzeitig erhitzt
und ihm dann in geringer Menge ein Ausfällmittel beimischt und auf diese Weise das im Saft befindliche Eiweiß ausfällt, das man in einer Trennstufe aus dem Saft entfernt,
und daß man den erhaltenen Saft nun der Weiterverarbeitung zuführt,
während man das ausgefällte Eiweiß dem abgetrennten festen Teil wieder zumischt.
dadurch gekennzeichnet,
daß man den in beiden Trennstufen erhaltenen Saft vor der kurzzeitigen Erhitzung miteinander mischt.
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Behandlung der Rübenmasse bis zu ihrer Erhitzung unter weitgehend verminderter Sauerstoffanwesenheit durchführt.
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen kleinen Teil des Saftes aus der ersten Trennstufe dem Mahlgut vor der zweiten Trennstufe beimischt.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rübenzerkleinerungsvorrichtung (2) eine Mühle ist, durch deren Mahlvorgang, der bei normaler Außentemperatur während der Rübenkampagne erfolgt, die Zellen mechanisch aufgeschlossen, aber nicht völlig auseinandergerissen werden,
daß der Rübenzerkleinerungsvorrichtung (2) eine Trennvorrichtung (4), vorzugsweise eine Zentrifuge, nachgeschaltet ist, die die zerkleinerte Rübenmasse in einen flüssigen Anteil und einen festen Anteil trennt,
daß für den flüssigen Anteil ein Sammelgefäß oder eine Rohrleitung vorgesehen ist und daß an den Ausgang der Trennvorrichtung für den festen Anteil eine weitere Mühle (5) angeschlossen und dieser eine weitere Trennvorrichtung (6), vorzugsweise in Form einer Zentrifuge, nachgeschaltet ist,
daß für den erhaltenen Saft eine Einrichtung (7) zur kurzzeitigen Hocherhitzung und eine Station (8) zur Elektrolytzugabe und Eiweißausfällung (10) nachgeschaltet sind,
daß dieser Station (8) ein Separator (11) zur Abtrennung des ausgefällten Eiweiß nachgeschaltet ist
und daß dieser Einrichtung (11) eine Station zur Übergabe des nun reinen Saftes an die Anlage zur Weiterverarbeitung zu Zucker nachgeschaltet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerkleinerungsvorrichtung (2) eine Reibe ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerkleinerungsvorrichtung (2) und die Trennvorrichtung (4) eine Kombination aus einer Reibe und einer Zentrifuge ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennvorrichtung (4) eine Presse ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennvorrichzung (6) eine Presse ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausfällmittel ein Elektrolyt ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausfällmittel eine Säure ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Saft ein Flockungsmittel beigemischt wird und die Trennvorrichtung (11) ein statischer Absetzer ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einrichtung (11) zur Abtrennung des ausgefällten Eiweißes eine zu einem den Feststoffanteil verarbeitenden Mischer (13) führende Fördervorrichtung (12) nachgeschaltet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgänge der beiden Zentrifugen (4,6) zusammengeschaltet sind und an den Eingang der Erhitzungsvorrichtung (7) geschaltet sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anlage von der Zerkleinerungsvorrichtung (2) bis zu der Erhitzungsvorrichtung (7) eine sauerstoffarme Atmosphäre herrscht.
dadurch gekennzeichnet,
daß den Zentrifugen (4,6) eine mechanische Preßvorrichtung vorgeschaltet ist.