Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsächlich zur Ernährung bestimmtem, hochreinem Kristalldextrosehydrat. In der amerikanischen Patentschrift Nr. 1521830 ist ein Verfahren zur Herstel lung von hochreinem Dextrosehydrat be schrieben. Dieses Verfahren umfasst einen zweimaligen Kristallisationsprozess, wobei die konvertierte Stärkelösung kristallisiert, die Kristallmasse durch Zentrifugieren und Waschen mit Wasser gereinigt wird, um den fertigen Zucker herzustellen, wonaclh man die Mutterlauge der ersten Kristallisation raffi niert, konzentriert und nochmals kristallisiert, das Produkt, den zweiten Zucker, verflüssigt und mit konvertierter Lösung vermischt, die wiederum der ersten Kristallisation unter worfen wird. Die Mutterlauge aus dem zwei ten Kristallisationsprozess, das Hydrol, wird aus demn Arbeitsgang herausgenommen.
Ge gebenenfalls wird die Mutterlauge aus der ersten Kristallisation nochmals konvertiert. umn ihren gehalt an kristallisierbarer Dex trose zu erhöhen, bevor sie der zweiten Kristallisation unterworfen wird. Dies kann zum Beispiel nach dem Verfahren des US- Patentes Nr. 2109585 geschehen.
Es ist auclh bekannt, dass man eine reinere und weissere Kristalldextrose als nach dem soeben erwähnten Verfahren mit zweifacher Kristallisation erhalten kann, wenn man die von der ersten Kristallisation herrührende Dextrose verflüssigt und die Dextrose wieder auskristallisieren lässt. Dieses Vorgehen be nötigt jedoch zusätzliche Ausrüstungen, wel- ehe die Produktionskosten beträchtlich er höhen.
Vorliegende Erfindung hat nun zum Ziel, ein Kristalldextrosehydrat mit verbesserter Reinheit., Weisse und erhöhtem Glanz prak tisch ohne zusätzliche Ausrüstung -und mit nicht wesentlich höheren Kosten als beim Ver fahren der zweifachen Kristallisation herzu stellen.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren zur Herstellung von nicht hauptsächlich zur Ernährung bestimmtem, hochreinem Kristalldextrosehy drat aus Stärke, wobei die bei der Säurekonvertierung der Stärke entstehende Lösung unter Bewegring und Abkühlung einer Rohkristallisation unterworfen, der Zucker aus der Rohkristal lisation in einer Weisskristallisation umkristal lisiert und die Kristallisate zur Entfernung des grössten Teils der Mutterlaugen zentri fugiert werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man den zentrifugierten Zucker aus der Rohkristallisation mit.
der ihm anhaften den Mutterlauge, ohne ihn auszuwaschen, der @Veisshristallisation unterwirft. und hierauf den zentrifugierten Zucker aus der -#Veiss- kristallisation auswäscht, um die ihm noch anhaftende Mutterlauge zu entfernen.
Zur Erläuterung der in den vorliegenden Unterlagen verwendeten, in der einschlägigen Technik üblichen Fachausdrücke sei folgendes ausgeführt. Den aus der Kristallisation der Konvertierflüssigkeit stammenden Zucker nennt man Rohkristallisat ; dieses wird verflüssigt und in einem weiteren Prozess wieder kristallisiert. Diese beiden Operationen nennt man Weisskristallisation . Letztere liefert die fertige hochreine Dextrose.
Die bei der Rohkristallisation anfallende Mutter lauge kann nochmals kristallisiert werden, welcher Vorgang Mutterlaugenkristallisa tion genannt wird, wobei die wiederum an fallende Mutterlauge, das Hydrol, in der Regel aus dem Prozess entfernt wird, da sie gewöhnlich wenig oder keine verfügbare Dex trose mehr enthält. Wenn ihr Gehalt an kri stallisierbarer Dextrose aber die Kosten der Aufarbeitung lohnt, kann sie nochmals aus kristallisiert werden.
Der Gehalt der Lösungen und Kristalli- sate an reduzierendem Zucker, auf Trocken substanz bezogen und als Dextrose berechnet, wird als Reinheit bezeichnet.
Neu bei dem erfindungsgemässen Verfah ren ist somit die Massnahme, dass man nur das Kristallisat der Weisskristallisation, nicht aber dasjenige der Rohkristallisation nach dem Zentrifugieren wäscht (vergleiche US Patent Nr. 1661298). Es gelingt so, gegen über denn erwähnten Verfahren, bei welchem nur eine Roh- und Mutterlaugenkristallisa- tion vorgenommen wird, ohne zusätzliche An lagen ein reineres Produkt herzustellen. Ausser der genannten können zur Vereinfachung und zur Verbesserung der Zuckerqualität noch folgende Massnahmen getroffen werden: 1.
Wenn auch die Hutterlauge der Roh kristallisation kristallisiert wird, ist es zweek- mässig, auch dieses Kristallisat nach dem Zentrifugieren nicht zu waschen. Die einzige Waschung von zentrifugierter Kristallmasse findet in diesem Falle also erst nach der Weisskristallisation statt.
Da bekanntlich die Reinheit der Mutterlauge der Weisskristallisa tion gewöhnlich hoch ist und da die Art der Verunreinigungen im Kristallbrei in dieser Stufe des Verfahrens derart ist, dass die Kristallmasse der Weisskristallisation sieh leicht reinigen lässt, ist zum Auswaschen des zentrifugierten Zuckers der Weisskristallisa tion, wie Versuche ergaben, nur eine geringe Wassermenge erforderlich, unm praktisch alle zurückbleibenden Verunreinigungen zu ent fernen, und zwar jedenfalls eine geringere Wassermenge, als wenn man die Zucker aus der Rohkristallisation oder aus der Mutter lau genkristallisation waschen würde, und fer ner enthält das Waschwasser des Zuckers aus der Weisskristallisation weniger Verunreini gungen als die V asehwässer von Kristallisa tionen in einer früheren Stufe des Verfah rens.
Als Ergebnis der Verminderung der in den Prozess zurückzuführenden Wasehwasser- menge wird die Kapazität der Roh- und Mutterlaugenkristallisatoren, bezogen auf die Menge der verarbeitbaren Konvertorflüssig- keit, erhöht. Es ist so leicht möglich, die für die erste und zweite Kristallisation im bekannten Verfahren benötigten Kristallisatoren auch für die dritte oder Weisskristallisation ztu ver wenden.
2. Um die Kristallisationskapazität der Rohkristallisatoren und Mutterlaugenkristal- lisatoren noch weiter zu erhöhen, ist es ferner zweckmässig, die gesamte Kristallmasse des Rohkristallisators zu zentrifugieren (statt, wie üblieb, etwa. 3001o als Rückstand zur Impfung des nächsten Ansatzes ztr reservieren).
Diese Kristallmasse f"ibt bei der Verflüssigung eine verhältnismässig srosse Menge einer ziemlich reinen Lösung, wodurch die Kapazität der für die ersten zwei Stufen des Verfahrens be nützten Anlage erhöht wird. Für die Impfung im Rohkristallisator kann zentrifugierter, aber ungewaschener Zucker aus der Mutter- laugenkristallisation verwendet werden (ver gleiche US-Patent. Nr. 2065669).
3. Die -Reinheit der in den verschiedenen Kristallisierungsvorgängen verwendeten Lö sungen wird zweckmässig so eingestellt, dass alle oder praktisch alle der in der konvertier ten Lösung enthaltenen kristallisierbaren Dextrose in den drei genannten Kristallisa- t.ionsvorgängen gewonnen wird.
Es ist ferner sehr zweckmässig, die Kristallisation zu unter brechen, wenn eine gewisse Dichte des Kri stallbreis erreicht ist, da sonst die Kristalle durch das Rührwerk zerrieben werden oder sich unter dessen Wirkung gegenseitig zer- reiben. Es zeigte sich, dass von einer gewissen Konzentration an die Ausbeute an fester Dextrosekristallen nicht mehr zunimmt. Wenn die Reinheit zu hoch ist, verliert man mit dem Endhydrol wiedergewinnbare Dextrose oder mnan muss eine zusätzliche Kristallisation in Kauf nehmen.
Würde man den von der Roh kristallisation stammenden Zucker waschen, so wäre seine Reinheit so hoch, dass entweder eine zweite Weisskristallisation erforderlich würde, oder es würde bei der Weisskristallisa tion eine Mutterlauge anfallen, die infolge ihrer hohen Reinheit bei deren Rüekführung in den Prozess einen Verlust an Dextrose im Hydrol zur Folge hätte.
Die Reinheit der Flüssigkeit, die der Weiss kristallisation unterworfen wird, ist viel höher als diejenige der Konvertorflüssigkeit, die in der Regel etwa 89-90% beträgt. Da gegen ist die Dichte der Lösung meist ge ringer, und die Mutterlauge der Weisskristal lisation ist infolgedessen reiner und weniger viskos als die Mutterlauge der Rohkristallisa tion, so dass der Kristallbrei der Weisskristal lisation leichter zu reinigen ist als die andern Kristallbreie des Verfahrens und der von der Mutterlauge abgetrennte Zucker mit wenig Wasser gewaschen werden kann. Infolge der geringen Dichte der in den Weisskristallisator gelangenden Lösung können die jeweils zum Animpfen der nächsten Charge zurückgelas senen Rückstände vermindert werden, so dass die tatsächliche Kristallisationskapazität des Weisskristallisators erhöht wird.
4l. Zweckmässig wird so gearbeitet, dass die Mutterlauge aus der Weisskristallisation eine Reinheit aufweist, die ungefähr gleich oder eine Spur geringer ist als diejenige der Kon- vertorflüssigkeit. Wenn man diese Mutter lange mit der Konvertorlösung vermischt, so wird die Reinheit der letzteren nicht erhöht, sondern eher um ein geringes herabgesetzt. Wenn man die Reinheit der dem Rohkristal- lisator zugeführten Lösung durch Zufügung einer Mutterlauge höherer Reinheit erhöhen würde, wäre es schwierig, mittels der Roh- und Mutterlaugenkristallisation alle vorhan dene Dextrose abzuscheiden.
Als weitere fakultative Massnahme kann eine nochmalige Konvertierung der ersten Mutterlaugen vor deren Kristallisation vor gesehen werden, um den Dextrosegehalt zu erhöhen. Wenn die Mutterlaugen der Weiss kristallisation eine zu hohe Reinheit auf weisen würden, was eine erhöhte Reinheit der ersten Mutterlaugen zur Folge hätte, würde der Gehalt an bei der Wiederkonvertierung entstehenden nicht kristallisierbaren Dextrose- polvmeren erhöht, da die Wiederkonvertie rung nicht nur Polysaccharide in Dextrose umwandelt, sondern auch, besonders bei Ge genwart von überschüssiger Dextrose, die Polymerisation der Dextrose zu hochmoleku laren Zuckern zur Folge hat.
Bei der Konver tierung finden also zwei Reaktionen neben einander statt: Entpolymerisierung der Poly saccharide zum gewünschten Monosaccharid und Polymerisierung des Monosaccharids, der Dextrose, zu unerwünschten Zuckern von höherem Molekulargewieht. Welche dieser Reaktionen vorherrscht, hängt von dem gegenseitigen Mengenverhältnis der Zucker in der Lösung ab. Eine nochmalige Konvertie rung ist deshalb vom wirtschaftlichen Stand punkt aus betrachtet dann am wirksamsten, wenn der Dextrosegehalt der Mutterlauge ge ring ist..
Es wäre überdies auch wertlos, die Rein heit der ersten Mutterlaugen ,durch Rekonver- tierung zu erhöhen und die Kosten hierfür in Kauf zu nehmen, wenn dies zur Folge hätte, dass im tIydrol noch kristallisierbare Dex trose, aber in einer für eine vierte Kristalli sation ungenügenden -Menge, vorhanden wäre.
Wie schon gesagt, ist es zweckmässig, die Reinheit der Lösungen auf einen solchen Wert einzustellen, dass mindestens unter normalen Bedingungen alle kristallisierbare Dextrose einschliesslich der allenfalls durch Rekonver- tierung der ersten -Mutterlaugen erhaltenen, in drei Kristallisiervorgängen gewonnen wer den kann, von denen einer in der Wieder kristallisierung von verflüssigtem Zucker be steht. Dieses Ergebnis kann erreicht werden, ohne die Produktionskosten gegenüber einem zweistufigen Kristallisationsverfahren zu er- höhen.
Allerdings kann bei den letzteren Ver fahren aus der gleichen Stärkemenge die gleiche Dextrosemenge erzielt werden, wobei jedoch die Dextrose von schlechterer Qualität ist als die nach dem vorliegenden Verfahren erhältliche.
5. Die in verschiedenen Stufen des Kristal- lisierverfahrens in den durch Stärkeumwand lung erhaltenen Dextroselösungen enthalte nen Verunreinigungen sind nicht nur quanti tativ, sondern auch qualitativ verschieden. Die absorbierbaren Verunreinigungen sind solcher Natur, dass sie aus dem Zucker durch Läu tern und Waschen nur schwer entfernt wer den können, woraus sich die Notwendigkeit der Behandlung mit Adsorptionsmitteln er gibt; denn es sind gerade diese Verunreini gungen, die selbst in geringen Mengen die Farbe des Zuckers sehr stark verschlechtern.
Man kann hierzu aktivierte Pflanzenkohle verwenden, vorzugsweise aber Knochenkohle, und zwar zweckmässig in der Weise, dass das Süsswasser, das heisst das Wasser, das beim periodischen Auswaschen zum Regenerieren der Kohle entsteht, der ersten Mutterlauge zugefügt wird (die Rückführung der Süss wasser ist aus wirtschaftlichen Gründen not wendig, um in der Knochenkohle festgehal tene Zucker lösung zurückzugewinnen), so dass die von der Kohle beim Entsüssungsvorgang ausgewaschenen Verunreinigungen weder direkt noch indirekt (durch ihre Anwesenheit im Rohkristallisiersystemn) das Weisskristalli sationssystem verunreinigen. Frische Knochen kohle sollte nur im Weisskristallisiersystemn verwendet werden.
Die teilweise verbrauchte Knochenkohle aus dem Weisskristallisiersy stein kann für die Behandlung der zu Rohkristal lisierung gehenden Lösung und anschliessend zur Behandlung der ersten Mutterlaugen ver wendet werden. In der letzteren Stufe wird die Knochenkohle vorzugsweise zum erstenmal entsüsst.
6. Wenn die Lösung, welche der Weiss kristallisation unterworfen wird, verhältnis mässig hohe Reinheit, jedoch eine niedrige Dichte aufweist, kann der Kristallbrei leicht vom grössten Teil seiner Mutterlauge getrennt werden, so dass mur eine geringe Menge Mutterlauge zurückbleibt, die eine verhältnis mässig hohe Reinheit aufweist und deshalb zum Auswaschen nur wenig Wasser erfordert. Dies ergibt nicht nur einen weisseren und reineren Zucker, sondern auch einen Zucker mit höherem Glanz, da das Auswaschen eine gewisse Erosion der Kristalle bewirkt. Das Waschwasser wird infolge seiner grossen Rein heit vorzugsweise im Weisskristallisiersystem wieder verwendet und nicht dem Roh- und Mutterlaugensystem zugeführt.
Es ist näm- lieh ohne weiteres nmöglielh, dieses sehr reine Wasser in der Weisskristallisation zu verwen den, wenn der Rest der absorbierbaren Ver unreinigungen vor der Kristallisation durch Kontakt, fmnit frischer Knochenkohle, die nicht zur Erschöpfung benützt wurde, sehr gründ lich aus der Lösung entfernt worden ist.
Im folgenden sei eine bevorzugte Aus führungsform der Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Schemas er läutert Im Konvertor 10 wird Stärke nach der üblichen Methode zu einer Dextroselösung von 89-92%, vorzugsweise 90% Reinheit, um gewandelt. Diese Lösung wird neutralisiert und bei 11 filtriert, dann durch ein Bett aus Knochenkohle 12 passiert, in der Vakuum pfanne 13 auf<B>30'B6</B> konzentriert, durch das Knoelienkohlefilter 14 filtriert und in der Pfanne 15 auf 39--10 Be, vorzugsweise 39,50B6, konzentriert.
Die Flüssigkeit wird hernach im Kühler 16 so abgekühlt, dass sie beim Vermischen mit d er festen Phase aus der Kristallisation der ersten Mutterlauge und aus Weisslaugen eine Temperatur von etwa .100 C aufweist. Die gekühlte Flüssigkeit. ge- langt in den Kristallisator 17, der wie alle ini Verfahren benutzten Kristallisatoren einen Sehraubenrührer üblicher Bauart sowie einen Wassermantel zur Regulierung der Temperatur aufweist.
Im Verlaufe der Kristallisation, die etwa 155-l.80 Stunden, vorzugsweise 160 Stunden, dauert, wird die Temperatur auf 20-22 C, vorzugsweise 21. C, herabgesetzt. Die Kristallmasse wird dann in Zentrifugen 18 getrennt und die Mutterlauge, die eine Reinheit von etwa 80% (76-80%) aufweist, belangt in den Rekonvertor 19, wo sie noch mals konvertiert wird, vorzugsweise nach dem Verfahren des US-Patentes Nr. 2109585, bis ihre Reinheit 85-86% beträgt. Die so erhal tene Lösung wird bei 20 neutralisiert und filtriert, dann bei 21 durch Knochenkohle pas siert, im Vakuumgefäss 22 auf 30 Be konzen triert, durch das Knochenkohlefilter 23 pas siert und im Vakuumgefäss 24 auf 40 Bé konzentriert.
Die Flüssigkeit wird im Kühler 25 so weit abgekühlt, dass bei ihrer Ver mischung mit Rückständen im Kristallisator 26 für die erste Mutterlauge die Misehung etwa. 38 C warm ist. Im Kristallisator 26 lässt man von jeder Charge etwa 26-30% der Kristallmasse zurück, die zur Impfung der nächsten Charge dienen. Die Rückstände ent halten etwa 55% feste Phase, und die Kristal lisation dauert, unter Herabsetzung der Tem peratur auf 17-19 C, v orzugsweise 18 C, etwa acht Tage. Die Kristallmasse 26 wird unter Zurüekbelhaltung der Rückstände für die nächste Kristallisation in den Zentrifugen 27 getrennt, wobei ein Hydrol anfällt, das aus demn Prozess entfernt wird und eine Reinheit von etwa 70%o aufweist.
Der zweite Zucker aus den Zentrifugen 27, der eine Reinheit von ungefähr 95% aufweist, gelangt in den Mischer 28, in den auch die Mutterlaugen der Weisskristallisation eingeführt werden, die eine Reinheit von etwa 88-90 % besitzen. Die MRutterlaugen der Weisskristallisation und der zweite Zucker werden im Mischer 28 ver- mniseht, und die Mischung gelangt in den Rohkristallisator 17. Nimmt man eine nor male Charge von 47,7 Tonnen für einen Kristallisator an, so setzt sich die Charge im Rohkristallisator 17 aus 24,4 Tonnen fester Phase und 23,3 Tonnen Lösung zusammen, wobei letztere aus der Konv ertorflüssigkeit und erster Mutterlauge besteht.
Der Rohzueker aus den Zentrifugen 18, mit einer Reinheit von etwa. 96%, gelangt in den Verflüssiger 29, wo er mit so viel W asch- wasser verflüssigt wird, dass eine Lösung von 30 Bé erhalten wird. Diese Lösung geht durch das Knochenkohlefilter 30 in den Vakuum- verdampfer 31, wo sie auf 38 Bé konzentriert wird. Die konzentrierte Lösung wird bei 32 gekühlt und in den Weisskristallisator 33 ein gebracht, der bereits 25 % des letzten Ansat zes als Rückstand enthält, der sieh aus etwa 60% fester Phase und 40% flüssiger Phase zusammensetzt. Die Kühlung der Lösung er folgt bis zu einer solchen Temperatur, dass die Mischung etwa 40 C aufweist.
Diese Tempe ratur wird dann im Verlaufe der 84,5-96 Stunden dauernden Kristallisation auf 24-30 C, vorzugsweise 27 C, herabgesetzt. Das Kristallisat aus dem Weisskristallisator 33 wird unter Zurückhaltung von Impfmasse für die nächste Charge in die Zentrifugen 34 gebracht. Die Mutterlauge aus diesen Zentri fugen (Weisslauge), die eine Reinheit von 88-90%o aufweist, gelangt in den Mischer 28 und von da in den Rohkristallisator 17, wie oben beschrieben. Der Zucker in den Zentri fugen wird mit einer Wassermenge gewaschen, die etwa der Hälfte derjenigen entspricht, die sonst zum Waschen des ersten Zuckers ver wendet wird. Der von den Zentrifugen kom mende gewaschene Zucker wird, wie üblich, getrocknet.
Das Waschwasser aus den Zentri fugen 34 mit einer Reinheit von etwa 900/0 oder 95 % gelangt in den Verflüssiger 29 des ZVeisskristallisationssystems.
Die Knochenkohle im Filter 30 ist. frisch aktivierte Knochenkohle. Wein sie teilweise verbraucht ist, verwendet man sie im Filter 7.-l der Rohkristallisation.
Dann verwendet man sie im ersten Kohlefilter 12 des Roh- kristaIlisationssystems, hierauf im zweiten Kohlefilter 23 des Kristallisationssystems der ersten Mutterlaugen und schliesslich im ersten Kohlefilter 21 des letztgenannten Systems. Hier wird die Knochenkohle periodisch mit Wasser entsüsst und das Süsswasser in den Vakuumdampfer 22 eingeführt. Bei dieser Anordnung wird das Süsswasser mit seinen Verunreinigungen im Kristallisationssystem für die ersten Mutterlaugen zurückgehalten.
Diese Verunreinigungen werden mit dem Hydrol aus den Zentrifugen 27 aus dem System entfernt.