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"PROCEDE DE FABRICATION DE DEXTROSE HYDRATE CRISTALLIN" Demande basée sur un brevet français n 8I6.595 du 19 janvier 1937.
Cette invention est relative à la fabrication de dextrose cristallin, en particulier de dextrose hydraté, par le procédé de cristallisation en mouvement suivi de la purge ou essorage de la masse cuite, par exemple par centrifugation, en vue de l'élimination de la liqueur mère.
L'invention a pour objet certains perfectionnements apportés aux procédés décrits dans le brevet belge N 352.788 du 12 juillet 1928 et le brevet français N 586.932 du 2 septembre 1924, perfectionnements grâce auxquels la production de dextrose de très grande pureté à l'aide d'un équipement de cristallisoirs donné, dans un temps donné, peut être con- sidérablement augmentée, et le coût de l'opération de cris- tallisâtion diminué par conséquent proportionnellement,
et grâce auxquels le rendement en dextrose de grande pureté à @ partir d'une quantité donnée d'amidon est aussi grandement augmentée
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Les brevets qui viennent d'être cités envisagent la possibilité de trois cristallisations successives de la solution d'amidon convertie en dextrose avec deux rendements en sucre de grande pureté et un troisième rendement en sucre de pureté moindre.
En raison du perfectionnement technique qui est résulté d'une pratique de plusieurs années du procédé, le rendement en sucre de grande pureté de la première opéra- tion de cristallisation a été augmenté dans une mesure si grande que la seconde opération de cristallisation ne permet pas d'obtenir -- si ce n'est peut-être par un lavage excessif accompagné, par conséquent, de pertes de sucre élevées -- un sucre de grande pureté, c'est-à-dire un sucre de pureté comprise entre 99,5 et 100 %; et la liqueur mère de la seconde cristallisation a été épuisée dans une mesure si grande, en ce qui concerne sa teneur en dextrose, qu'une troisième cristallisation n'est pas considérée comme industriellement avantageuse et a'généralement été abandonnée.
En d'autres termes, avec les perfectionnements de la technique, on réalise le procédé de façon qu'il y ait une première cristallisation, donnant du dextrose qui, une fois lavé, possède une pureté très voisine de 100 % et une liqueur mère (égout de premier jet) ayant une pureté apparente (le sucre réducteur étant calculé comme dextrose) de 78 % environ ; et une seconde cristallisation, c'est-à-dire une cristallisa- tion de l'égout de premier jet, donnant sans lavage un sucre de 95 % environ de pureté apparente et une liqueur mère (égout de second jet) de teneur en dextrose si faible qu'on s'en sert habituellement comme sous-produit sans autre traitement.
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En raison de la pureté relativement faible de l'égout de premier jet (bien que la liqueur contienne encore une grande quantité de sucre cristallisable), la seconde cristallisation est très longue. Elle peut exiger dix-huit jours en comparaison avec les cinq à sept jours qu'exige la première cristallisation. Cette longue période de temps qu'exige la seconde cristallisation entraîne une dépense considérable : Il faut prévoir un grand nombre de cristalli- soirs pour recevoir l'égout des premiers cristallisoirs; les seconds cristallisoirs ont un encombrement en surface disproportionné dans l'usine et exigent une surveillance dis- proportionnée de la part des opérateurs ; la force motrice nécessaire pour actionner leurs agitateurs est aussi un facteur de dépense.
Comme résultat de la présente invention, le temps nécessaire pour la seconde cristallisation a été réduit de près d'une moitié. Par conséquent, pour traiter les mêmes quantités d'égout de premier jet, on n'a plus besoin mainte- nant que de la moitié environ du nombre des seconds cristal- lisoirs. De plus, la quantité réelle de dextrose recueillie d'une quantité donnée de substance sèche contenue dans la liqueur du convertisseur, c'est-à-dire produite à partir d'une quantité donnée d'amidon, est grandement augmentée.
On obtient cet effet en soumettant l'égout de pre- mier jet à une reconversion, de préférence modérée, d'un caractère tel que, alors que la teneur en dextrose de la liqueur augmente sensiblement, le pourcentage de sucres ré- ducteurs n'est que très faiblement augmenté, à supposer qu'il le soit.
L'égout de premier jet contient, en plus de l'eau,
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du dextrose, qui est un monosaccharide, du gentiobiose, qui est un disaccharide, ces sucres étant tous deux des sucres réducteurs qui réduisent la solution de Fehling quoique pas dans le même rapport, ainsi que certains sucres non réducteurs de poids moléculaire plus élevé que celui du gentiobiose, probablement des trisaccharides; ces sucres, tant réducteurs que non réducteurs, constituant la teneur en éléments solides entière de la liqueur, à l'exception de petites quantités de cendre et, le cas échéant, d'autres impuretés.
La liqueur peut aussi contenir d'autres sucres réducteurs du type gen- tiobiose autres que le gentiogiose mais la question est sans importance puisque, s'il en existe, leur pouvoir réducteur est en moyenne le même que le pouvoir réducteur du gentiobiose.
Les sucres réducteurs autres que le dextrose seront par con- séquent appelés ci-après "gentiobiose" sans autre qualifica- tion.
Dans la mise en pratique du procédé suivant l'in- vention sous sa forme préférée, la reconversion est d'un caractère si modéré que, bien que la teneur en dextrose puisse être élevée de 10 % à 12 %, par exemple, la teneur en sucre réducteur de la liqueur n'est peut-être augmentée que de 1 ou 2 %, à supposer même qu'elle le soit. Ce qui semble se produire dans le convertisseur est la reconversion du gentio- biose en dextrose (ce dernier est bien entendu cristallisable alors que le gentiobiose ne l'est pas) sans qu'il se produise sensiblement aucune dissociation ou conversion des sucres non réducteurs polysaccharides en gentiobiose disaccharide.
Ceci explique l'accroissement de la teneur en dextrose alors qu'il n'y a guère ou pas de changement dans la teneur totale en sucre réducteur.
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La conversion douce ou modérée est avantageuse en ce sens qu'elle réduit au minimum la destruction de la subs- tance sucre, donne des solutions plus propres et, par consé- quent, un sucre plus pur et plus blanc.
Après que l'égout de premier jet a été reconverti de la manière décrite, on neutralise la liqueur reconvertie, on la filtre, on la soumet à un traitement d'adsorption et on la concentre, puis on lui fait subir la seconde opération de cristallisation en suivant d'une façon générale le mode opé- ratoire décrit dans le brevet français précité.
Les cristalli- soirs utilisés pour la cristallisation du dextrose sont ordi- nairement de grands récipients cylindriques horizontaux qui peuvent contenir plus de 4.360 kg de masse cuite et qui sont pourvus de chemises de circulation d'eau dans lesquelles on fait circuler de l'eau froide pour seconder le rayonnement naturel en vue de dissiper la chaleur développée par la cris- tallisation, qui est exothermique, et réaliser graduellement une diminution de la température de la masse de façon à assu- rer le maintien de la sursaturation au cours de l'opération.
Il était habituel de commencer la circulation d'eau dans les chemises des seconds cristallisoirs 72 heures environ après le remplissage des cristallisoirs. Suivant le présent procédé, on peut introduire l'eau dès qu'il s'est écoulé 12 heures depuis le commencement de la cristallisation et maintenir cette eau en circulation jusqu'à la fin de l'opération. Ceci veut dire qu'on abaisse la température beaucoup plus rapide- ment, ce qui est possible en raison de la pureté plus élevée de la liqueur traitée.
Le brevet belge N 341.870 du 25 mai 1927 décrit un procédé de traitement de "l'hydrol", c'est-à-dire de la
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liqueur mère provenant des seconde ou (et) troisième cristalli- sations, pour augmenter la teneur en dextrose de la liqueur.
La liqueur est une solution qui a été si appauvrie en dextrose qu'il n'est en principe plus possible d'en extraire une nou- velle quantité par concentration et sursaturation. C'est pour ainsi dire une solution épuisée. Le procédé faisant l'objet du dit brevet comprend 1) une neutralisation de l'hydrol jusqu'à un pH de 7 ; 2) la précipitation des sels et la sé- paration des précipités par filtration de la liqueur neu- tralisée ; 3) l'acidification et la conversion de la liqueur, cette derniëre opération de préférence dans un convertisseur à revêtement de verre et en présence d'adsorbants. L'opéra- tion a pour effet d'augmenter considérablement la teneur en sucres réducteurs calculés comme dextrose (pureté apparente), ce qui veut dire qu'il se produit une conversion importante de sucres non réducteurs en sucres réducteurs.
Le brevet spécifie que la pureté apparente de 65 % à 75 % (sucres ré- ducteurs calculés comme dextrose) d'un hydrol peut être portée à 86%o-91% si la reconversion a lieu dans du cuivre et à 96 % si elle a lieu dans du verre. Le brevet belge précité décrit aussi l'application du procédé à des solutions de dextrose dérivées immédiatement de l'opération de conversion de l'amidon.
Le breve belge N 354.180 du 14 septembre 1928 est un perfectionnement au précédent. La neutralisation et la pré- cipitation des impuretés de l'hydrol sont supprimées, de même que la reconversion coûteuse dans du verre. On obtient une conversion très énergique de l'hydrol en utilisant une quan- tité relativement grande d'acide, et ceci élève la pureté apparente de 70 % à 90 %. La liqueur reconvertie est cris- tallisée et, après lavage, le sucre possède une pureté de 95 % mais une couleur jaune clair.
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On pourrait, au moins dans une certaine mesure, tirer parti des procédés faisant l'objet de ces brevets en les ap- pliquant au traitement de l'égout de premier jet par le pré- sent procédé, mais il est de beaucoup préférable d'appliquer la conversion douce qui sera décrite plus loin. L'application d'une grande quantité d'acides provoque une destruction con- sidérable de la substance sucre. Il en résulte la formation d'acides humiques qui rendent les solutions foncées, d'aspect sale et difficiles et coûteuses à raffiner et à décolorer.
Les impuretés engendrées font obstacle à la cristallisation libre et donnent au sucre cristallisé une couleur jaunâtre, à moins qu'on n'utilise une grande quantité d'eau pour laver la masse cuite centrifugée, ceci étant toutefois accompagné de grandes pertes de sucre et d'une diminution de l'éclat des cristaux. Les stades de neutralisation et de filtration qui précèdent la conversion augmentent le coût du procédé comme le fait la conversion dans le verre. La neutralisation, sur- tout si elle est poussée au point neutre, et l'application d'une grande quantité d'acide, qui sont spécifiées dans les deux brevets mentionnés en premier lieu, donneraient à la solution, si elle était appliquée au traitement d'un égout de premier jet avant la recristallisation, une teneur en sels élevée de façon indésirable.
De plus, on a découvert qu'il est possible de reconvertir l'égout de premier jet sous des densités pouvant s'élever jusqu'à 20 Bé (densité à l'entrée, qui est celle habituellement considérée dans les opérations de conversion) alors que, dans le cas des hydrols, c'est-à-dire des seconde ou troisième liqueurs mères, il est nécessaire de diluer l'hydrol jusqu'à 10 Bé environ si l'on veut obtenir un rendement,,.satisfaisant. La conversion s'effectue aux
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densités supérieures, dans le cas de l'hydrol, mais en quanti- té si réduite que l'opération n'est pas avantageuse du point de vue économique.
Il est par conséquent préférable de suppri- mer la neutralisation et l'élimination des impuretés, opérations qui, dans le traitement de l'égout de premier jet, précèdent la recristallisation, et d'appliquer une quantité d'acide beaucoup plus faible que celle spécifiée dans les brevets précités.
Ceci est particulièrement avantageux dans un procé- dé comprenant la fusion du second sucre et l'incorporation, au sucre fondu, de la liqueur convertie se rendant au premier cristallisoir, étant donné que le second sucre destiné à être ramené au procédé sera d'autant plus pur que l'égout de pre- mier jet est plus exempt de sels et d'autres impuretés.
On représentera le mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au'schéma de circulation du dessin annexé.
Le premier stade du procédé, comprenant la conver- sion de l'amidon, le raffinage de la liqueur et sa cristalli- sation, n'a pas besoin d'être décrit en détail puisque cette partie du procédé est basée sur les principes du brevet fran- çais N 586.932 précité.
Comme représenté, l'amidon, l'eau et l'acide sont introduits dans le convertisseur A, et la liqueur convertie, neutralisée au point habituel qui est de beaucoup inférieur au point neutre, est ensuite raffinée et concentrée comme indiqué en B. La liqueur concentrée est refroidie en C et introduite dans le premier cristallisoir D sur un certain
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volume de "résidu", ou semence, c'est-à-dire sur une partie de la masse cuite provenant de la dernière cristallisation et laissée dans. le cristallisoir à cet effet.
Lorsque la cristallisation est terminée, on trans- fère une majeure partie de la masse cuite du premier cris- tallisoir D dans les turbines E dans lesquelles la liqueur mère (égout de premier jét) est centrifugée et le sucre lavé , avec de l'eau fraîche, pour être recueilli à titre de sucre de premier jet du commerce, ayant une pureté de 99,5 % ou plus.
L'égout de premier jet peut avoir un pH de 4,8, une teneur en sucre réducteur (dextrose plus gentiobiose) de
88,5 %, une teneur en dextrose de 67,2 % et une pureté appa- rente (les sucres réducteurs étant calculés comme dextrose) de 78 %. La teneur en gentiobiose est par conséquent 21,3 %.
On dilue cette liqueur pour réduire sa densité à une valeur comprise entre ,1079 et 1,1611, de préférence 1,1340, en utilisant une quantité d'eau suffisante pour ob- tenir un volume de 9464 litres. La cuve de dilution est indi- quée en F sur le schéma. On acidifie la liqueur avec une .quantité..d'acide chlorhydrique à 28 % ne dépassant pas 45 kg ou avec une quantité équivalente d'un autre acide, et on la fait couler dans le reconvertisseur G où on la soumet à une pression de vapeur d'eau de 3,5 kg par cm2 pendant,20 à 30 minutes, de préférence 24 minutes, après que la pression s'est élevée à sa valeur maximum. La quantité d'acide utilisée peut être aussi faible que 34 kg de HCl à 28 %.
Suivant les indications préférées susindiquées, la liqueur reconvertie aura une teneur en dextrose de 79,6 %, soit
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de 12,4 % supérieure à celle de l'égout de premier jet, mai's une teneur en sucres réducteurs (dextrose plus gentiobio- se) de 89,1 %, soit supérieure de 0,6 % seulement à celle de l'égout de premier jet.
Ceci montre qu'une grande proportion des 21 % de gentiobiose a été convertie en dextrose sans qu'une quantité importante des sucres non réducteurs ait cependant été convertie en sucre réducteur; et ceci indique la douceur- désirée de la conversion puisque, lorsque la reconversion est ainsi réalisée, les difficultés de coloration et autres inconvénients des procédés faisant l'objet des brevets belges Nos 341.870 et 354.180 précités sont supprimés dans une très grande mesure. La pureté apparente de la liqueur reconvertie (sucres réducteurs calculés comme dextrose) est de 84 %, soit supérieure de 6 % seulement à celle de l'égout de premier jet ; et ceci est une autre indication de la douceur de la reconversion.
On neutralise dans le récipient H, de préférence à un pH de 5,1, la liqueur reconvertie, et on la fait alors passer à travers un filtre à chiffons I et un filtre à noir animal J. On la concentre en K jusqu'à une densité de 1,2746 environ, on la fait passer à travers un second filtre à noir animal L et on la concentre dans une chaudière à vide N jusqu'à une densité de 1,3591 à 1,3979, de préférence 1,3979.
On refroidit dans le réfrigérant N 25.170 litres de la liqueur ainsi raffinée et concentrée et on la fait alors couler dans le cristallisoir 0 sur 9. 464 litres d'un résidu contenant 58 % d'éléments solides. La liqueur est refroidie dans le réfrigérant N à une température telle qu'on obtienne dans le cristallisoir 0, après le mélange de cette liqueur
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avec le résidu, une température initiale de 37,8 environ.
On fait circuler de l'eau froide dans la chemise de circu- lation du cristallisoir 0 12 heures après le remplissage du cristallisoir. La durée de la cristallisation sera ordinai- rement de sept à dix jours, au lieu des dix-huit jours envi- ron appliqués jqsqu'à ce jour. La température finale, dans le cristallisoir, est environ 20,6 .
La masse cuite retirée du second cristallisoir 0 est transférée à une turbine P dans laquelle la liqueur mère (égout de second jet ou hydrol) est centrifugée. On peut laver le sucre et le vendre dans le commerce à titre de sucre de second choix ou, ainsi qu'il est préférable, le fondre dans un récipient et le mélanger avec de la liqueur de conver- tisseur au stade de raffinage B. Non lavé, le sucre possède une pureté apparente de 95 % environ. Le rendement sera de l'ordre de 66 % - 69 %, avec une pureté apparente de 94 % - 95 %, sur la base de la substance sèche que contient l'égout.
L'invention est essentiellement basée sur la con- ception qu'une solution de dextrose dont une certaine quantité de dextrose a été extraite par cristallisation mais qui con- tient du sucre cristallisable pouvant être extrait par une concentration de la liqueur, savoir de l'égout de premier jet, peut, par une simple reconversion qui peut être réalisée dans le convertisseur ou autoclave en cuivre ordinaire, et à une densité telle que l'opération soit avantageuse, être enrichie en dextrose à un degré tel -- et sans effet destruc- tif sur la substance sucre ou sans la production d'impuretés donnant naissance à de la couleur -- que le,temps nécessaire pour la cristallisation peut être notablement diminué et le rendement en sucre augmenté.
On savait déjà que la pureté
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apparente de solutions complètement épuisées, telles que les liqueurs mères des seconde ou troisième cristallisations, pouvait être augmentée par reconversion de telle manière qu'on obtienne une nouvelle quantité de cristaux à partir de liqueurs qui, sans un tel traitement, auraient été incapables de donner du sucre cristallisable, mais la conception qu'une, solution de dextrose, telle qu'un égout de premier jet qui contient du dextrose et qui est prêt à être cristallisé, pouvait être reconvertie avantageusement par des méthodes de conversion ordinaires était contraire à l'enseignement de l'art.
Les effets nuisibles connus de la chaleur et de l'acide sur le dextrose sembleraient avoir indiqué qu'il n'est pas recommandable de reconvertir les solutions de dextrose, en particulier dans les convertisseurs en cuivre habituels, avant que tout ou sensiblement tout le dextrose susceptible d'en être extrait par une ou plusieurs cristallisations ré- pétées en ait été extrait de cette manière.
Néanmoins, la mise en pratique et l'expérience qui découle de la présente invention ont montré qu'un perfectionnement -- important autant qu'inattendu -- a été obtenu en soumettant la liqueur mère simplement à une concentration et à une recristallisa- tion au stade indiqué du procédé, alors que la liqueur con- tient encore une quantité importante de dextrose susceptible d'être extraite, ce perfectionnement consistant en une ré- duction de la moitié environ du temps de la seconde cris- tallisation et en une augmentation de la quantité de sucre tirée d'une quantité donnée de liqueur de convertisseur, de sorte que, avec un équipement donné de cristallisoirs utilisé pour les première et seconde cristallisations, on peut aug- menter de plus de 50% la quantité de dextrose de grande
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pureté (premier sucre) produite.
Il est bien entendu que les données ci-dessus du mode opératoire n'ont été indiquées qu'à titre explicatif. Au lieu d'effectuer la filtration à travers du noir animal, on pourrait traiter les liqueurs par des charbons végétaux activés. Au lieu d'utiliser des résidus dans les cristalli- sations, d'autres moyens d'ensemencement pourraient être appliqués. D'autres modifications seront faciles à concevoir pour l'homme du métier.
L'invention comprend tous les équivalents et toutes les modifications-rentrant dans le cadre de cette invention.
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"PROCESS FOR MANUFACTURING DEXTROSE HYDRATE CRISTALLIN" Application based on French patent No. 8I6.595 of January 19, 1937.
This invention relates to the manufacture of crystalline dextrose, in particular hydrated dextrose, by the moving crystallization process followed by the purging or dewatering of the cooked mass, for example by centrifugation, with a view to removing the mother liquor. .
The subject of the invention is certain improvements made to the processes described in Belgian patent N 352,788 of July 12, 1928 and French patent N 586,932 of September 2, 1924, improvements thanks to which the production of very high purity dextrose using a given equipment of crystallizers, in a given time, can be considerably increased, and the cost of the crystallization operation consequently decreased proportionally,
and whereby the yield of high purity dextrose from a given amount of starch is also greatly increased
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The patents which have just been cited envisage the possibility of three successive crystallizations of the starch solution converted into dextrose with two yields of high purity sugar and a third yield of lower purity sugar.
Due to the technical improvement which has resulted from years of practice of the process, the yield of high purity sugar from the first crystallization step has been increased to such an extent that the second crystallization step does not allow. to obtain - if not perhaps by excessive washing accompanied, therefore, by high sugar losses - a sugar of high purity, that is to say a sugar with a purity of between 99, 5 and 100%; and the mother liquor of the second crystallization has been exhausted to such an extent, in terms of its dextrose content, that a third crystallization is not considered industrially advantageous and has generally been abandoned.
In other words, with the improvements in the technique, the process is carried out so that there is a first crystallization, giving dextrose which, once washed, has a purity very close to 100% and a mother liquor ( first draft) having an apparent purity (reducing sugar being calculated as dextrose) of about 78%; and a second crystallization, that is to say a crystallization of the first draft sewer, giving without washing a sugar of about 95% apparent purity and a mother liquor (second draft) of dextrose content. so low that it is usually used as a by-product without further processing.
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Due to the relatively low purity of the first draft sewer (although the liquor still contains a large amount of crystallizable sugar), the second crystallization is very long. It may require eighteen days compared to the five to seven days required for the first crystallization. This long period of time required by the second crystallization involves considerable expense: A large number of crystallizers must be provided to receive the sewer from the first crystallizers; the second crystallizers have a disproportionate surface area in the plant and require disproportionate supervision by the operators; the motive force required to operate their agitators is also a cost factor.
As a result of the present invention, the time required for the second crystallization has been reduced by nearly half. Therefore, to treat the same quantities of first-run sewerage, only about half the number of second crystallizers is now needed. In addition, the actual amount of dextrose collected from a given amount of dry substance contained in the converter liquor, i.e. produced from a given amount of starch, is greatly increased.
This effect is obtained by subjecting the first-run sewer to a conversion, preferably moderate, of a character such that, while the dextrose content of the liquor increases appreciably, the percentage of reducing sugars is reduced. is that very slightly increased, assuming it is.
The first jet sewer contains, in addition to water,
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dextrose, which is a monosaccharide, gentiobiose, which is a disaccharide, these sugars both being reducing sugars which reduce Fehling's solution although not in the same ratio, as well as certain non-reducing sugars of higher molecular weight than that gentiobiosis, probably trisaccharides; these sugars, both reducing and non-reducing, constituting the entire solids content of the liquor, except for small amounts of ash and, where appropriate, other impurities.
The liquor may also contain other reducing sugars of the gentiobiosis type other than gentiogiose but the question is irrelevant since, if any, their reducing power is on average the same as the reducing power of gentiobiose.
Reducing sugars other than dextrose will therefore be referred to hereinafter as "gentiobiosis" without further qualification.
In practicing the process according to the invention in its preferred form, the reconversion is of such a moderate character that, although the dextrose content may be increased from 10% to 12%, for example, the content of dextrose. in reducing sugar the liquor is perhaps only increased by 1 or 2%, even assuming it is. What seems to occur in the converter is the reconversion of the gentio-biose into dextrose (the latter is of course crystallizable while the gentiobiose is not) without substantially no dissociation or conversion of the non-reducing polysaccharide sugars taking place. in disaccharide gentiobiosis.
This explains the increase in the dextrose content while there is little or no change in the total reducing sugar content.
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The mild or moderate conversion is advantageous in that it minimizes destruction of the sugar substance, gives cleaner solutions and, therefore, a purer and whiter sugar.
After the first draft sewer has been reconverted as described, the reconverted liquor is neutralized, filtered, subjected to an adsorption treatment and concentrated, and then subjected to the second crystallization operation. by generally following the operating mode described in the aforementioned French patent.
The crystallizations used for the crystallization of dextrose are usually large horizontal cylindrical receptacles which can contain more than 4,360 kg of cooked mass and which are provided with water circulation jackets in which cold water is circulated. to assist natural radiation with a view to dissipating the heat developed by crystallization, which is exothermic, and gradually reducing the temperature of the mass so as to ensure that the supersaturation is maintained during the operation .
It was customary to begin water circulation in the jackets of the second crystallizers approximately 72 hours after filling the crystallizers. According to the present process, the water can be introduced as soon as 12 hours have elapsed from the start of crystallization and this water can be kept in circulation until the end of the operation. This means that the temperature is lowered much faster, which is possible due to the higher purity of the liquor treated.
Belgian patent N 341,870 of May 25, 1927 describes a process for the treatment of "hydrol", that is to say of
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mother liquor from the second or (and) third crystallizations, to increase the dextrose content of the liquor.
Liquor is a solution which has been so depleted in dextrose that it is in principle no longer possible to extract a further quantity from it by concentration and supersaturation. It is, so to speak, an exhausted solution. The process that is the subject of said patent comprises 1) neutralization of the hydrol to a pH of 7; 2) precipitation of salts and separation of the precipitates by filtration of the neutralized liquor; 3) acidification and conversion of the liquor, the latter preferably in a glass-coated converter and in the presence of adsorbents. The operation has the effect of considerably increasing the content of reducing sugars calculated as dextrose (apparent purity), which means that there is a significant conversion of non-reducing sugars into reducing sugars.
The patent specifies that the apparent purity of 65% to 75% (reducing sugars calculated as dextrose) of a hydrol can be increased to 86% o-91% if the reconversion takes place in copper and to 96% if it. takes place in glass. The aforementioned Belgian patent also describes the application of the process to dextrose solutions derived immediately from the starch conversion operation.
The Belgian breve N 354.180 of September 14, 1928 is an improvement to the previous one. Neutralization and precipitation of hydrol impurities is eliminated, as is the costly reconversion into glass. A very vigorous conversion of the hydrol is obtained using a relatively large amount of acid, and this raises the apparent purity from 70% to 90%. The reconverted liquor is crystallized and, after washing, the sugar has a purity of 95% but a light yellow color.
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The methods covered by these patents could, at least to some extent, be taken advantage of by applying them to the treatment of primary sewerage by the present method, but it is much preferable to apply the soft conversion which will be described later. The application of a large quantity of acids causes considerable destruction of the sugar substance. This results in the formation of humic acids which make solutions dark, dirty in appearance and difficult and expensive to refine and decolorize.
The impurities generated prevent free crystallization and give the granulated sugar a yellowish color, unless a large quantity of water is used to wash the centrifuged massecuite, this being however accompanied by great losses of sugar and 'a decrease in the brightness of the crystals. The neutralization and filtration steps preceding the conversion increase the cost of the process as does the conversion in glass. Neutralization, especially if pushed to the neutral point, and the application of a large quantity of acid, which are specified in the two patents first mentioned, would give the solution, if applied to the treatment of a prime sewer before recrystallization, an undesirably high salt content.
In addition, it has been discovered that it is possible to reconvert the first draft sewer under densities up to 20 Bé (density at the entrance, which is that usually considered in conversion operations) then that, in the case of hydrols, ie second or third mother liquors, it is necessary to dilute the hydrol to about 10 Bé if a satisfactory yield is to be obtained. The conversion takes place at
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higher densities, in the case of hydrol, but in such a small amount that the operation is not economically advantageous.
It is therefore preferable to suppress the neutralization and removal of impurities, operations which, in the treatment of the primary sewer, precede recrystallization, and to apply an amount of acid much smaller than that. specified in the aforementioned patents.
This is particularly advantageous in a process comprising melting the second sugar and incorporating, with the molten sugar, the converted liquor going to the first crystallizer, since the second sugar to be fed back to the process will be the same. purer than the first draft sewer is more free from salts and other impurities.
The preferred embodiment of the invention will be shown with reference to the flow diagram of the accompanying drawing.
The first stage of the process, comprising the conversion of the starch, the refining of the liquor and its crystallization, does not need to be described in detail since this part of the process is based on the principles of the patent. French N 586.932 cited above.
As shown, starch, water and acid are introduced into converter A, and the converted liquor, neutralized to the usual point which is much below the neutral point, is then refined and concentrated as indicated in B. The concentrated liquor is cooled to C and introduced into the first crystallizer D over a certain
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volume of "residue", or seed, that is to say on a part of the cooked mass from the last crystallization and left in. the crystallizer for this purpose.
When crystallization is complete, a major part of the massecuite from the first crystallizer D is transferred to the turbines E in which the mother liquor (first jet sewer) is centrifuged and the sugar washed with water. fresh, to be collected as a commercial first draft sugar having a purity of 99.5% or more.
The first draft sewer may have a pH of 4.8, a reducing sugar content (dextrose plus gentiobiosis) of
88.5%, a dextrose content of 67.2% and an apparent purity (reducing sugars being calculated as dextrose) of 78%. The gentiobiosis content is therefore 21.3%.
This liquor is diluted to reduce its density to a value between, 1079 and 1.1611, preferably 1.1340, using an amount of water sufficient to obtain a volume of 9464 liters. The dilution tank is indicated at F in the diagram. The liquor is acidified with an amount of 28% hydrochloric acid not exceeding 45 kg or with an equivalent amount of another acid, and is poured into the reconverter G where it is subjected to a pressure of water vapor of 3.5 kg per cm2 for 20 to 30 minutes, preferably 24 minutes, after the pressure has increased to its maximum value. The amount of acid used can be as low as 34 kg of 28% HCl.
Following the preferred indications above, the reconverted liquor will have a dextrose content of 79.6%, i.e.
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12.4% higher than that of the first draft sewer, but its content of reducing sugars (dextrose plus gentiobiosis) of 89.1%, that is to say only 0.6% higher than that of the sewer of first draft.
This shows that a large proportion of the 21% of gentiobiose has been converted into dextrose without a large amount of the non-reducing sugars having however been converted into reducing sugar; and this indicates the desired smoothness of the conversion since, when the reconversion is thus carried out, the coloring difficulties and other drawbacks of the processes covered by Belgian Patents Nos. 341,870 and 354,180 mentioned above are eliminated to a very great extent. The apparent purity of the converted liquor (reducing sugars calculated as dextrose) is 84%, or only 6% higher than that of the first jet sewer; and this is another indication of the smoothness of the retraining.
The reconverted liquor is neutralized in vessel H, preferably to a pH of 5.1, and then passed through a cloth filter I and an animal shade filter J. It is concentrated in K to density of about 1.2746, passed through a second animal shade filter L and concentrated in a vacuum boiler N to a density of 1.3591 to 1.3979, preferably 1.3979 .
25,170 liters of the liquor thus refined and concentrated are cooled in the N condenser, and it is then run into the crystallizer 0 in 9,464 liters of a residue containing 58% solids. The liquor is cooled in the condenser N to a temperature such that one obtains in the crystallizer 0, after the mixing of this liquor
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with the residue, an initial temperature of about 37.8.
Cold water is circulated through the circulation jacket of the crystallizer 12 hours after filling the crystallizer. The duration of crystallization will ordinarily be from seven to ten days, instead of the eighteen days or so applied to date. The final temperature in the crystallizer is about 20.6.
The cooked mass removed from the second crystallizer 0 is transferred to a turbine P in which the mother liquor (second jet or hydrol) is centrifuged. The sugar can be washed and sold commercially as a second grade sugar or, as is preferred, melted in a vessel and mixed with converter liquor at refining stage B. No washed, the sugar has an apparent purity of about 95%. The yield will be in the order of 66% - 69%, with an apparent purity of 94% - 95%, based on the dry substance in the sewer.
The invention is essentially based on the conception that a dextrose solution from which a certain quantity of dextrose has been extracted by crystallization but which contains crystallizable sugar which can be extracted by a concentration of the liquor, namely first-rate sewer, can, by a simple reconversion which can be carried out in the converter or autoclave of ordinary copper, and at a density such as the operation is advantageous, be enriched in dextrose to such a degree - and without destructive effect. - tif on the sugar substance or without the production of impurities giving rise to color - that the time required for crystallization can be notably reduced and the sugar yield increased.
We already knew that purity
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apparent of completely exhausted solutions, such as the mother liquors of the second or third crystallizations, could be increased by reconversion in such a way that a new quantity of crystals is obtained from liquors which, without such treatment, would have been unable to give crystallizable sugar, but the view that a dextrose solution, such as a prime sewer which contains dextrose and which is ready to be crystallized, could be advantageously reconverted by ordinary conversion methods was contrary to the art education.
The known deleterious effects of heat and acid on dextrose would seem to have indicated that it is not advisable to reconvert dextrose solutions, especially in conventional copper converters, before all or substantially all of the dextrose. capable of being extracted therefrom by one or more repeated crystallizations has been extracted therefrom in this manner.
Nevertheless, the practice and experience which results from the present invention has shown that an improvement - important as well as unexpected - has been obtained by subjecting the mother liquor simply to concentration and recrystallization in the medium. indicated stage of the process, while the liquor still contains a large quantity of dextrose capable of being extracted, this improvement consisting in a reduction of about half the time of the second crystallization and in an increase in the quantity of sugar taken from a given quantity of converter liquor, so that, with a given equipment of crystallizers used for the first and second crystallizations, the quantity of high dextrose can be increased by more than 50%.
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purity (first sugar) produced.
It is understood that the above data of the operating mode have only been given for explanatory purposes. Instead of carrying out the filtration through animal charcoal, the liquors could be treated with activated vegetable charcoals. Instead of using residues in the crystallizations, other means of seeding could be applied. Other modifications will be easily conceived for those skilled in the art.
The invention includes all equivalents and modifications falling within the scope of this invention.