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" Un prooédé pour la fabrication de glucose et de sirop de gluoose ".
La fabrication de glucose ou de sirop de glucose 'par hydrolyse de farine, d'amidon, au moyen d'un acide, est 'connue.
En général la matière première doit être très pure, aussi exempte que possible de matières albumines, d'huiles et graisses, etc.., tandis qu'également l'acide que l'on
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emploie à ce but doit être aussi très pur. Afin d'économiser de l'acide, on emploie à présent généralement des appareils, des s.d. converteurs, dans lesquels la conversion de la fa- rine s'opère sous pression.
Cette pression est provoquée par le la chaleur de chauffage, qui est amenée dans)liquide se trou- vant dans le " converteur ". La " conversion " de la farine a donc lieu aussi bien à une température plus élevée qu'à une pression plus haute. C'est surtout la température élevée qui donne une économie de catalysateur ( c.cide ), mais en même temps elle est aussi la cause d'une formation considé- rable de couleurs, beaucoup plus qu'à une température moins
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élevée, quoique danc ce cas la conversion urc plus 10rJCtÙTil".. ou bien on doit travailler avec une plus grande dose d'acide, facteurs qui amènent également une format''on de couleurs, mais pas à un tel degré.
Les demandeurs ont trouvé qu'outre les catalysatours que l'on emploie pour l'hydrolyse de la farine, la présence
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Il où Lu du (1s,iLlX-O.i. d'un. cuiiuldo aobif ourbuné Ùll11;, .lu 1 .i yU l ; obtenu par la réaction de produits chimiques déshydra'tt,ni;s, de préférence de l'acide sulfurique, de l'acide phosphorique, du chloride de zinc ou un mélange de ces matières, sur des matières carbonifères, par exemple de la sciure de bois,- que l'hydrolyse s'écoule sous une formation beaucoup moindre de produits accessoires et/ou que ceux-ci sont éliminés hors du liquide dars des circonstances favorables.
Le procédé se fait surtout valoir quand la conversion s'effectue au point d'ébullition sous pression atmosphérique ou sous vacuum par le vide). Outre la formation réduite ,,de couleur déjà préci-tée, la formation d'autres sortes d' 'impuretés est également plus réduite. Le procédé ci-décrit se fait valoir très particulièrement, quand un chauffage de liquide s'opère indirectement. Dans ce cas, le liquide n'est
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non seulement non dilué par la vapeur d'injection, mais il est même concentré, ce qui donne une économie de vapeur con- sidérable. Avec le procédé habituel de chauffage par injec- tion de vapeur dans le liquide, les frais de concentration sont assez élevés.
A la suite de l'emploi dans les circon- stances précitées du colloïde actif carboné ayant des quali- tés adsorbantes spécifiques, aussi bien des matières premiè- res moins pures peuvent être employées, comme des catalysa- teurs moins purs.
La cuisson peut être poussée jusqu'à une telle concen- tration, par exemple 30 - 34 Bé, que l'on obtient un filtrat qui n'a plus besoin d'être traité par une concentration et une filtration subséquente. La concentration et la conversion a donc lieu en même temps, ce qui est rendu possible par le fait qu'un liquide ayant un pH très bas est concentré et que cette concentration ne présente pas de formation de couleur particulière à des températures élevées et inhabituelles.
Le colloïde actif carboné présente beaucoup de carac- téristiques par lesquelles il se distingue par exemple du oharbon actif ordinaire. Dans de certaines circonstances il peut être dispersé, par exemple à un pH très bas ou dans un milieu exempt d'électrolites ou de colloïdes. Les qualités actives de la matière se perdent, quand oelle-ci perd son degré d'humidité; une telle matière à l'état complètement seo, n'a même plus aucune capacité active.
Les faits précédents'démontrent que la matière a un ca- ractère chimique très prononcé, ce qui s'ensuit aussi du fait, qu'elle est attaquée par le contact de moyens oxydants forts.
A côté de la capacité décolorante, le colloïde actif carboné a des propriétés que le charbon actif ordinaire ne possède aucunement. La capacité d'échanger des cations, aussi bien d'origine inorganique qu'organique, ou bien de fixer
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ceux-ci, est très forte, ce qui apparaît par exemple quand on laisse passer une solution de sel, par exemple du sel ordi- naire, par le colloïde bien lavé. Par l'échange d'ions de natrium dans le liquide contre des ions d'hydrogène, fixés au colloïde, un fort filtrat acide est obtenu.
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C'C",!; sur oct:t-' propriété qut,:!; 1>uiiio 1'c:ï..uint,ïun de composés de méùa-Li-.,. lourds, d'al>ênn.ne.s etc., par quoi on peut donc employer s'dssi bien des R'atières premières moins pures que des oatalysateurs moins purs.
Une propriété qui s'est révélée être également de gran- de importance dans lu technique, est la capacité de fixer des matières qui en général empêchent la filtration, soit en les
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adsorbant, soit en 1,;8 coagulant e; même telTi})S que la matiè- re. Ce qui frappe, est le fait que ce colloïde actif possède à un haut degré la capacité d'éliminer des matières formant des écumes;
ces derrières sont souvent cause du fait que des matières premières ;ins bonnes, et dans lesquelles elles se
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produisent;, ne se laissent pas tra""illor avec un rende;-:is:1"c suffisant, parce qu'elles donnent lieu à de trop grandes per- tes de glucose. - Surtout à la conversion et en particulier avec le procédé où le chauffage du liquide a lieu indirecte- ment, l'avantage de la méthode se manifeste clairement. la tendance que le liquide montre à écumer, quand le colloïde actif carboné n'est pas présent, est notamment si grande, que le travail d'une qualité inférieure de farine est de cette façon pratiquement impossible. Surtout en remplissant le con- verteur et pendant la concentration du liquide, cet inconvé- nient est très visible.
La présence dans le liquide du colloïde actif carboné pendant la conversion, présente surtout l'avantage que beau- coup d'impuretés, telles que les matières colorantes, sont fixées immédiatement à leur formation " in statu nasoendi ".
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En procédant selon la méthode le colloïde carbonifère peut être employé sans qutil soit exempt du produit chimique par lequel il a été fabriqué. De préférence on emploie pour la fabrication une matière qui pourra faire service de cata- lysateur pour la conversion, par exemple de l'acide sulfuri- que.
Le colloïde peut aussi être d'abord lavé et la matière chimique lavée, de préférence de l'acide sulfurique ou phos- phorique, employée complètement ou partiellement comme cata- lysateur, tandis que l'on ajoutera le colloïde lavé, avant, pendant ou après la conversion.
Ce colloïde lavé peut être d'abord employé de préféren- ce .pour un traitement postérieur du filtrat obtenu après neu- tralisation du jus converti; il peut également servir au jus obtenu après oonoentration. Le procédé se fait surtout valoir à cause de la formation de quantités minimes de couleurs, quand on l'applique à une température normale ou par le vide, tandis qu'il est permis d'appliquer selon l'invention un chauffage indireot sans risque d'obtenir des produits de ca- ramellisation, à condition que l'on prenne soin d'une bonne circulation, de préférence à l'aide d'un agitateur.
De cette façon on obtient une grande économie de chaleur et un jus dilué de telle concentration qu'il n'est souvent pas néces- saire d'en faire d'abord un jus concentré, de façon à ce que le filtrat épuré peut être directement concentré jusqu'à oon- centration finale. Le schéma et l'installation de fabrication sont de ce fait simplifiés à très haut degré.
Avec le prooédé habituel il est souvent nécessaire, de concentrer d'abord le jus dilué purifié jusqu'à la formation de jus dense et de le purifier à nouveau, parce que cette concentration précitée a causé la formation de nouvelles im- puretés.
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Surtout pour la fabrication du soi -disant " massée ", ce procédé se fait valoir. Afin d'obtenir un produit final cristallisable, la conversion doit être poussée plus loin dans ce cas et afin de parvenir à of but on emploie souvent une haute pression, ce qui occasionne la formation de beau- coup de matières colorantes. De ce c'ef on est également obli- gé avec le procédé habituel, d'emplover des matières premiè- res pures, parce que les impuretés donnent à cette tempéra- ture et pression élevées des produit de décomposition diffi- oiles à éliminer.
La neutralisation du jus converti peut se faire avec des matières alcalines appropriées. le préférence on employe- ra des carbonates d'alcali ou des carbonates d'alcalis fos- siles qui forment avec le catalyst@@r un composé insoluble.
En employant de l'acide sulfurique, e cirbonate de barium est un neutralisateur approprié, qu@@que très cher. On peut aussi employer la matière " Whitéri@@ ", qui est bcaucoup moins coûteuse, quoiqu'elle contien@ beaucoup d'impuretés.
Ces impuretés sont toutefois élimina s plus tard selon le procédé; cette élimination s'effecti très simplement.
Le neutralisateur le meilleur arché et approprié à ce but est la craie. Après élimination u précipité par filtra- tion, le filtrat contient trop de g', se qui se sépare à la concentration et rend le produit ob enu trouble. Toutefois il peut être employé selon l'invention à condition que l'on ob- serve bien le traitement postérieur A cet effet on peut éli- miner hors du filtrat soit les ions..Ca, soit les Sons de sul- fate jusqu'à un tel degré que le liquide ne devienne plus trou- ble à la concentration. L'élimination des deux sortes d'ions n'est pas nécessaire.
L'élimination d'ions-Ca peut s'effectuer à l'aide du colloïde actif carboné, celle des ions de sulfate au moyen d'un composé de barium qui forme un sulfate de barium
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;,soluble.
Un moyen qui a aussi prouvé être efficace est de fil- rer le jus dense par une couche de colloïde actif carboné @ d'éliminer de cette façon les ions de métaux lourds et @es cations inorganiques. Car alors ceux-ci sont échangés entre les cations échangeables se trouvant dans le colloïde, @r exemple des ions d'hydrogène ou de natrium.
Quand le colloïde éohangeur d'ions est saturé, il peut ,re régénéré d'une façon très simple, par exemple par un la- age avec une solution d'acide ou de sel ordinaire.
En neutralisant il est important d'ajouter le neutra-
Lsateur de telle façon qu'un milieu alcalin ne se manifeste @ temporairement, ni localement, puisqu'une coloration con-
Ldérable pourrait en résulter immédiatement. Aussi l'addi- on du neutralisateur doit s'effectuer minutieusement, len- ,ment et éventuellement dilué. C'est pour la même raison ,le l'on n'emploie non plus des aloalis caustiques.
Il est souvent important que le tourteau éliminé par @ltration hors du jus neutralisé, oontienne le moins possi- .Le des bières inorganiques, par exemple quand ce tourteau @@it servir de matière première à la fabrication de colloïde detif carboné. Par contre les matières organiques adsorbées ..13 sont p@s nuisibles, parfois même désirables.
Une neutralisation avec dessoude, où des matières so- .,bles se forment et qui ne restent pas dans le tourteau, @@nne le les souvent un sirop ayant une trop Grande teneur @ cendre . C'est pour cela qu'il vaut mieux selon l'inven-
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:ion dîé.1- .' =1er le colloïde actif par unvfiltration avant utralisation ou neutralisation partielle et de neutraliser e filtrat.
Une neutralisation partielle peut s'effectuer quand la ..onversion est à peu près terminée. Le filtrat qui est obtenu
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ensuite, peut être continué à être converti, tandis qu'alors une addition du colloïde actif carboné présente de grands
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flVf'\ntfl[;Os. La oonvnrnton s'ofTectue nlorn Ginrulf;,nc'D1(111; nv.-.; la concentration du liquide.
Le filtrat neutre contient souvent encore des impuretés, telles que des composés de métaux et des couleurs ; matiè- res sont éliminées par un traitement postérieur. Ce sont sur- tout des ions de métaux et des groupes de cations inorgani- ques qui se manifestent en grand nombre en travaillant des matières premières et des catalysateurs moins purs. En trai- tant ces liquides par le colloïde lavé ces ions et ces grou- pes d'ions sont éliminés grâce aux propriétés spéciales de la matière, tandis qu'une décoloration s'opère également.
Afin de parvenir à un emploi économique du colloïde actif carboné il est avantageux de l'appliquer Graduellement au filtrat ; en opérant de telle façon on l'introduit chaque fois dans un milieu moins pur.
L'invention a ensuite démontré que l'on obtenait un grand avantage par une élimination des composés de métaux nuisibles en filtrant le liquide par une couche de colloïde actif sous forme granulée, au lieu d'y mélanger du colloïde en poudre. uand cette couche est saturée d'impuretés elle peut être régénérée facilement par un lavage à l'acide.
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3sr un 1<'><;Ingo rhi p1T on peut obtenir 1111' 1,1¯àniinr<t1ln cojlv()11"11)10 clos ont; ton:;, un surplus d'ionn"!.' ::Url\ 11; un 1noon- vénient pour pouvoir fixer les cations nuisibles. De préfé- rence on ne fera pas réagir le colloïde dans un milieu ayant un pH dépassant 4. 5, du moins s'il s'agit de l'élimination de. cations nuisibles.
A côté d'un traitement par le collo actif on peut appliquer un traitement avec des matières @ixes qui éliminent de préférence des impuretés à charge nége vc. L'emploi, de
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matières fixes peut aussi se combiner avec celui du colloïde actif carboné. De telles matières sont : le charbon actif or- dinaire, de la terre, des gels d'hydrate d'aluminium, de l' acide silicique, des précipités de oarbonate de calcium eto..
Contrairement à l'application du charbon actif ordinai- re, la présence d'impuretés organiques et Inorganiques est très utile à l'effet purifiant, quand on applique le collo- ide actif. Le colloïde dispersé se floconnisera par exemple avec des albumines et des composés de chaux etc. surtout à la chaleur; cette floconnisation produira un grand effet épu- rant.
La méthode se prête surtout quand elle est exéoutée sous pression habituelle ou par le vide, partioulièrement pour une exécution continue ou pratiquement continue.
Dans ce cas l'installation peut également être très simple et se composer par exemple d'une cuve en bois, cuivre ou métal plombé homogènement ou ébonité, pourvue d'un agita-
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teur cb par ocomp.1.0 d'un doubla fond, do façort il 00 q,u' olle puisse être chauffée à la vapeur ou d'une autre façon. Dans ces cuves on aménage quelques anneaux concentriques continu- ant et débouchant dans le fond de la cuve, or ne dépassant pas la surface du liquide, tandis que les autres ne continu-
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fent pas jusqu'au fond mais dépasse' la surface du liquide.
L'adduction du lait de farine s'effectue d'une façon continue ou pratiquement continue dans le milieu ou dans l'espace cir- culaire extérieur, l'émission hors de l'espace circulaire extérieur ou du milieu. A cause de ces cloisons le liquide est obligé de parcourir un circuit en zig-zag.
Suivent pour terminer encore quelques exemples d'exécu- tion : EXEMPLE 1 : 1.000 kilos de farine de mais sont mélangés jusqu'à la
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formation d'un lait de farine de 22 Bé et introduits ensuite dans un bac-mélangeur à double fond de cuivre chauffé à la vapeur ; 80 litres d'eau et du colloïde actif carboné avaient été introduits préalablement dans ce bac ; lecolloïde avait été obtenu par un mélange de 25 kilos d'acide sulfurique à 60 Bé et 25 kilos de sciure de bois ; cemélange avait atteint préalablement la température de 220 degrés C. par chauffage.
Le contenu de la cuve était au point d'ébullition avant l'ad- dition du lait de farine, et durant l'addition de ce lait, il fut tenu au point d'ébullition. 3 heures après le liquide est neutralisé avec de la craie jusqu'à un pH env. 5 et filtré.
Le filtrat a un Bé de 30 et est ensuite traité avec 10 kilos du colloïde, qui a été toutefois exempté préalablement. On ajoute simultanément au liquide une tell.e quantité de carbo- nate de barium, qu'après la filtration on ne constate qu'ure légère réaction-504. Pour le cas qu'une réaction au barium se manifesterait, il faut ajouter avant la filtration un peu de soude ou de solution de sulfate de soude. Le filtrat est ensuite concentré par le vide jusqu'à une concentration fi- nale de 42 - 44 Bé.
EXEMPLE II :
Au lieu de farine de mais, on prend de la fécule de pomme de terre, qualité-tertia, tandis que l'on lave d'abord le colloïde acide; on introduit le liquide de lavage dans le converteur et le colloïde lavé est seulement employé pour un traitement postérieur.
LX@MPLE III :
La première filtration a lieu avant neutralisation, par un filtre céramique. Le liquide est neutralisé au moyen de whitérite ou de craie, traité avec colloïde et traité ensuite selon l'exemple I. La matière éliminée par filtration hors du liquide acide peut être séchée à la vapeur et être
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employée au lieu de sciure de bois pour la fabrication du colloïde.
EXEMPLE IV
Le liquide filtré une fois est filtré par une oouohe d'un mètre de colloïde granulé se trouvant dans un cylindre de cuivre de 0.8 mètre de diamètre. Si le colloïde granulé laisse passer trop de composés de métaux après un certain temps, il est lavé et régénéré au moyen d'une solution diluée d'acide, après quoi il peut être à nouveau employé. Le fil- trat à teneur de glucose est neutralisé au moyen d'une solu- tion de 10 % de soude que l'on ajoute lentement, jusqu'à oe qu'il atteigne un pH d'environ 5 et est ensuite éventuelle- ment encore filtré; le liquide peut être ensuite concentré jusqu'à concentration finale.
EXEMPLE V :
Une ouve en ouivre de deux mètres de diamètre et deux mètres de hauteur, pourvue d'un double fond chaufféà la va- peur, est partagée, en sept espaces circulaires par six anneaux concentriques en cuivre, de la façon telle que démontrée dans la description. La cuve est également pourvue d'un agitateur dêservant tous les espaces. La cuve est remplie dtune masse acide bouillante, tandis qu'un lait de farine est additionné au milieu d'une façon continue; ce lait a 22 Bé et contient 600 kilos de farine et 20 kilos d'acide sulfurique dilué avec 40 litres d'eau. Toutes les 5 minutes on ajoute en même temps 2 kilos ( calculé sur matière sèche ) de colloïde actif car- boné ayant servi à un traitement postérieur du jus.
EXEMPLE VI :
En travaillant selon l'exemple 2, le liquide à peu près converti est neutralisé partiellement jusqu'à une teneur libre en acide de 2 kilos d'acide sulfurique sur 1.000 kilos de fa- rine de maïs, filtré et ensuite concentré tout en étant simul-
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tanément converti en présence du colloïde actif carboné, jus- qu'à 33 Bé; après suit une neutralisation complète jusqu'à un pH 4. 5, une filtration et concentration jusqu'à 44 Bé.
REVENDICATIONS.
1.) Procédé pour la fabrication de-glucose et de sirop de glucose par hydrolyse ( conversion ) de farine à l'aida de catalysateurs, caractérisé par le fait que l'hydrolyse lieu en présence d'un colloïde actif carboné.