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Verfahren zur Reinigung von Zuckersäften Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Reinigung von durch Diffusion oder Pressen erhaltenen Zuckersäften
oder auch von Melasse unter Verwendung synthetischer Harze zum Ionenaustausch.
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Es sind bereits mehrere Verfahren zur Reinigung roher Zuckersäfte
mittels Austauschharzen entwickelt worden. Man hat jedoch bisher in keinem Falle
im Großbetrieb ein praktisch verwertbares Verfahren erhalten, weil die Behandlung
mittels Austauschharzen nur selten im Großbetrieb und auch dann nur nach der üblichen
Reinigung angewendet wurde.
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Die bekannte Reinigung besteht in der wiederholten Zugabe von Kalk,
in einer doppelten Behandlung mit Kohlensäure unter Verwendung von Kalköfen und
Turbokompressoren, oder sie besteht in einer Behandlung mit schwefligem Kalk. In
jedem Falle ist es notwendig, wiederholte Filtrationen und Erhitzungen vorzunehmen,
die Verluste an Wärme und Zucker sowie an Arbeit und Zeit zur Folge haben.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet, die Anwendung irgendeines
bekannten Reinigungsverfahrens einzuschränken oder ganz auszuschalten, und zwar
unter Verwendung eines Calciumcarbonat- oder schwefligen Kalkverfahrens, wobei an
Betriebskosten, Einrichtungskosten, Zeit und Arbeit gespart wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß Zuckersäfte oder
Melasse - wobei die letztere vorher teilweise von Mineralien befreit wird - bei
Raumtemperatur mit einem Hydroxylionenaustauschharz behandelt werden, wodurch sich
die in den Säften enthaltenen Salze abscheiden und in entsprechende Hydrate verwandeln,
und daß der alkalischen, die Hydrate enthaltenden Reaktionslösung eine vorzugsweise
metallische Verbindung zugesetzt wird, die geeignet ist, die vorher gebildeten Hydrate
in Salze zu verwandeln und gleichzeitig als Klär-, Entfärbungs- und in jedem Falle
als Reinigungsmittel zu wirken, und daß anschließend vom Niederschlag abfiltriert
wird. Durch Anwendung eines stark oxydierenden Harzes in Verbindung mit der nachfolgenden
Behandlung mittels eines metallischen Salzes, beispielsweise eines Eisen- oder Mangansalzes
od. dgl., wird die schnelle Bildung eines Metallhydrates herbeigeführt, das hohe
ausflockende und reinigende Eigenschaften hat. Ferner bietet das Verfahren gemäß
der Erfindung den Vorteil, daß alle Verfahrensschritte bei Raumtemperatur ausgeführt
werden.
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Der nach der Filtrierung erhaltene Saft wird mit einem an.ianischen
und einem kotionischen Harz, vorzugsweise in dieser Reihenfolge, behandelt, wodurch
eine vollständige Reinigung erzielt wird und das erhaltene Filtrierprodukt den gewünschten
pH-Wert erreicht, so daß ein Maximum an prozentualem Saftgeholt und eine Reduzierung
der bleibenden verunreinigenden Spuren auf ein Minimum erzielt wird.
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Wenn Melasse als Ausgangsprodukt benutzt wird, wird die mit einer
der Hälfte ihres Gewichtes entsprechenden Wassermenge verdünnte Melasse vorzugsweise
mittels einer ionenaustauschenden Verbindung anionischer und kotionischer Harze
behandelt, um die Unreinigkeiten auf das für die folgende, oben angegebene Reinigung
erforderliche Maß zu reduzieren.
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Im Falle der Verwendung von Melasse wird durch die Möglichkeit, mit
einer Melasselösung zu arbeiten, die nur etwa 50 Teile Wasser auf 100 Teile Melasse
aufweist, eine erhebliche Arbeitsersparnis erzielt.
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Ein Zuckersaft enthalte beispielsweise Saccharose und Natriumchlorid.
Dieser Zuckersaft wird mit einem als Hydroxylionenaustauschmaterial dienenden Harz
behandelt. Dadurch wird das Natriumchlorid nach der Gleichung
| Saccharose -I- Na+ Cl- + Harz (O H-) |
| --*- Saccharose -I- Na+ O H- + Harz (C1-) |
in Natronhydroxyd übergeführt. Anschließend wird die nunmehr alkalische, das Natriumhydroxyd
enthaltende Reaktionslösung, wie vorher beschrieben, weiterbehandelt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine in der
Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellte Einrichtung verwendet werden.
Es zeigt Abb. 1 die schematische Darstellung einer Einrichtung, die benutzbar ist,
wenn von rohen Zuckersäften ausgegangen wird, und Abb. 2 die schematische Darstellung
einer Einrichtung für eine vorangehende Behandlung von Melasse.
Nach
Abb. 1 gelangt der rohe Zuckersaft durch die Leitung 1 in einen Behälter 2, wird
dann mittels des Wärmeaustauschers 3 gekühlt und durch die Pumpe 4 durch die Rohrleitung
5 in den Ionenaustauscher 6 gedrückt, wo der Austausch mittels Harzes, die Absonderung
der Salze und ihre Umwandlung in Hydrate stattfindet. Vom Auslauf des Ionenaustauschers
6 wird die alkalische, die Hydrate enthaltende Lösung durch die Rohrleitung 7 in
einen mit einer Rührvorrichtung 9 versehenen Behälter 8 geleitet, wo mittels einer
bei 10 zugegebenen, vorzugsweise metallischen Verbindung der Klärvorgang, die Entfärbung
und die Reinigung stattfinden, wodurch die organischen N ichtzuckersubstanzen ausgeflockt
werden. In der Leitung 7 ist ein Dreiwegehahn 11 vorgesehen, durch den über den
Behälter 12 in bekannter Weise das Wasser entfernt werden kann, das bei der Bildung
des Harzniederschlages in dem Ionenaustauscher 6 entsteht. Durch die Pumpe 13 und
die Rohrleitungen 14 und 15 wird die Lösung aus dem Behälter 8 angesaugt und in
den Filter 16 gedrückt, wo die Zuckersäfte vom Niederschlag abfiltriert werden,
der sich während der Behandlung bildet. Die Zuckersäfte werden über die Leitung
17 in einem Behälter 18 gesammelt, von wo aus sie die Pumpe 19 ansaugt und durch
die Leitung 20 in die Ionenaustauscher 21 und 22 drückt, wo das Filtrat mit einem
anionischen bzw. einem kationischen Harz in Berührung kommt, wodurch die endgültige
Reinigung erfolgt. Der p11-Wert des gereinigten Zuckersaftes ist in keinem Falle
niedriger als der des Ausgangsproduktes.
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Die gereinigte, ein Maximum an prozentualem Zuckergehalt und ein Minimum
an Verunreinigungen aufweisende Lösung gelangt dann durch die Leitung 23 in den
Behälter 24 und von dort zu den Bearbeitungsstellen, wo sie unter Anwendung der
bekannten Verfahren zur Extraktion des Zuckers mittels Kristallisation behandelt
wird. In der Leitung 23 ist ein Dreiwegehahn 25 vorgesehen, durch den über den Behälter
26 in bekannter Weise das Wasser ausgeschieden werden kann, das sich bei der Bildung
der Harzschichten in den Ionenaustauschern 21 und 22 bildet.
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NachAbb.2 gelangt die Melasse bei 28 in einen Behälter 27, dem bei
29 das Lösungswasser für die Melasse zugegeben wird, das gemäß der Erfindung etwa
der Hälfte der zu lösenden Melassemenge entspricht. Es ist zweckmäßig, wenn die
gelöste Melasse, wenn sie dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen und in einer
Einrichtung gemäß Abb. 1 behandelt werden soll, vorher nach dem aus Abb. 2 hervorgehenden
Verfahren und mittels der dort dargestellten Einrichtung behandelt wird. Eine Pumpe
30 drückt die gelöste Melasse durch die Rohrleitung 31 in einen Ionenaustauscher
32, wo die Melasse ein kationisches Harz vorfindet, und dann durch die Rohrleitung
33 in den Austauscher 34, wo die Melasse ein anionisches Harz vorfindet. Vom Ausgang
des Austauschers 34 wird die Melasselösung, die einen genügenden Reinheitsgrad erreicht
hat, gegebenenfalls mit einer Pumpe 37, durch die Rohrleitungen 35 und 36 in den
Behälter 2 der Abb. 1 gefördert. In der Rohrleitung 35 ist ein Drei-,vegehahn 38
vorgesehen, durch den über einen Behälter 39 in bekannter Weise das Wasser ausgeschieden
werden kann, das bei der Bildung der Harzschichten in den Ionenaustauschern 32 und
34 entsteht.
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Selbstverständlich kann das Verfahren im Rahmen der Erfindung auchAbänderungen
erfahren. Beispielsweise kann die Behandlung der Melasse in einem einzigen Behälter
erfolgen, der eine gemischte Schicht anionischer und kationischer Harze enthält,
und ebenso können auch die beiden Behälter 21, 22 durch einen einzigen Behälter
ersetzt werden, der eine gemischte Schicht von anionischen und kationischen Harzen
enthält.