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Dokumentenidentifikation DE3308275C2 27.10.1988
Titel Verfahren zur Herstellung von Kristallfußmagma
Anmelder Selwig & Lange GmbH, 3300 Braunschweig, DE
Erfinder Schiweck, Hubert, Dr., 6520 Worms, DE;
Munir, Mohammad, Dr., 6719 Obrigheim, DE;
Kunz, Markward, Dr., 6940 Weinheim, DE;
Matusch, Siegfried, 3300 Braunschweig, DE
Vertreter Gramm, W., Prof.Dipl.-Ing.; Lins, E., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 3300 Braunschweig
DE-Anmeldedatum 09.03.1983
DE-Aktenzeichen 3308275
Offenlegungstag 13.09.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse C13F 1/02
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zur Herstellung von Kristallfußmagma wird leicht übersättigter Einzugssirup, der nur einen Teil der herzustellenden Gesamtcharge darstellt, mit Slurry geimpft und dabei kontinuierlich umgerührt. Anschließend wird dieses Magma einer ersten Kühlungskristallisation unterworfen. Darauf wird unter kontinuierlichem Umrühren weiter gesättigter Einzugssirup in gleichem Volumen oder ein Mehrfaches des Ausgangsvolumens zugezogen. Dieses Magma wird einer zweiten Kühlungskristallisation unterworfen. Anschließend wird dieses Magma unter kontinuierlichem Umrühren einer Verdampfungskristallisation unterzogen unter gleichzeitigem Zuziehen neuen Einzugssirups, bis der gewünschte Kristallgehalt von 35 bis 45% und das Endvolumen erreicht ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kristallfußmagma gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Das übliche in der Zuckerindustrie angewandte Verfahren der Verdampfungskristallisation ist beispielsweise erläutert in Beet- Sugar Technology, R. A. Mc Ginnis, ed., 3. Auflage 1982, Beetsugar Development Foundation, Fort Collins, Colorado/USA Seite 420 bis 437. Hier wird ein Kristallisator mit einem Rauminhalt von 20 bis 60 m3 so weit mit hochkonzentrierter Zuckerlösung gefüllt, bis diese die im Kristallisator eingebaute Heizkammer vollständig überdeckt. Bis zum Erreichen der zur Kristallbildung bzw. zum Kristallwachstum erforderlichen Übersättigungszahl wird die Lösung verdampft, wobei durch weitere Zugabe von Zuckerlösung für eine gleichmäßige Bedeckung der Heizkammer gesorgt wird. Die übersättigte Lösung wird dann mit Slurry geimpft. Durch Wasserverdampfung wird die Übersättigung aufrechterhalten. Während des Kristallwachstums wird kontinuierlich frische Zuckerlösung zugegeben, wobei bis zur vollständigen Füllung des Kristallisators die Übersättigungszahl durch Wasserverdampfung und Zugabe frischer Zuckerlösung gesteuert wird. Auf diese Weise bildet sich ein Magma aus etwa 60 Gew.-% Kristallen in einem gesättigten Muttersirup.

Bis zum Erreichen der vollständigen Füllung des Kristallisators wird eine stabile Übersättigungszahl aufrechterhalten.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß in der ersten Verfahrensstufe eine Konglomeration der Kristalle auftreten kann. Außerdem können sich im weiteren Verlauf der Kristallisation feine Sekundärkristalle bilden, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Korngröße zu einer Inhomogenität des Endproduktes führen.

Bei diesem vorbekannten Verfahren beträgt die Ausgangsmenge der Zuckerlösung etwa 30-50% des Endvolumens der Charge.

Die zugesetzten Impfkristalle können eine weitere Keimbildung auslösen, wobei die Bildung der endgültigen Anzahl der Keime von der Übersättigung der Lösung, in der die Impfung erfolgt, sowie von der Zeitdauer dieser ersten Kristallisationsphase abhängig ist. Nach Bildung der erforderlichen Anzahl von Kristallen wird die Keimbildung unterbrochen; dies erfolgt durch Verringerung der Übersättigung und zwar durch Einleiten ungesättigter Zuckerlösung oder von Wasser, oder aber durch Erhöhung der Temperatur.

Neben der unregelmäßigen Kristallbildung mit einer hohen Anzahl von Konglomeraten und einer breiten Korngrößenverteilung ergibt sich als weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens, daß zur Abbrechung der Keimbildung meist große Wassermengen eingeleitet werden, die später wieder verdampft werden müssen und dadurch den Energieaufwand erhöhen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte Verfahren so zu verbessern, daß sich mit verringertem Energieaufwand ein Kristallfußmagma mit Kristallen angenähert gleicher Korngröße herstellen läßt, das anstelle von Impfkristallen mit einer mittleren Korngröße von 10-30 µ in den Kristallisator zur Erzeugung des Endmagmas eingezogen wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

  • a) Leicht übersättigter Sirup, der nur einen Teil der herzustellenden Gesamtcharge darstellt, wird mit Slurry geimpft und dabei kontinuierlich umgerührt;
  • b) anschließend wird dieses Magma einer ersten Kühlungskristallisation unterworfen;
  • c) darauf wird unter kontinuierlichem Umrühren erneut gesättigter Einzugssirup zugezogen, der gegenüber dem genannten Magma eine höhere Temperatur aufweist;
  • d) dieses Magma wird einer zweiten Kühlungskristallisation unterworfen; und
  • e) anschließend wird dieses Magma unter kontinuierlichem Umrühren einer Verdampfungskristallisation unterzogen unter gleichzeitigem Zuziehen neuen Einzugssirups, bis der gewünschte Kristallgehalt von 35-45% und das Endvolumen erreicht ist.


Dabei beträgt die Ausgangsmenge des Einzugssirups vorzugsweise etwa 20-40% des Endvolumens der Charge, während die vor der zweiten Kühlungskristallisation eingezogende Menge des Einzugssirups vorzugsweise etwa das 0,8-2,5fache der Ausgangsmenge beträgt.

Die erste Kühlungskristallisation erfolgt von etwa 85°C auf etwa 60°C, während die zweite Kühlungskristallisation von etwa 75°C auf ca. 60°C erfolgt.

Die Kühlungskristallisation erfolgt vorzugsweise durch Steuerung des absoluten Druckes, wobei während des Einziehens des Einzugssirups vor der zweiten Kühlungskristallisation der Druck entsprechend der Temperaturerhöhung im resultierenden Magma erhöht wird.

Die während des Verfahrens eingezogenen Einzugssirups werden zuvor auf einen der gewünschten Temperatur entsprechend Trockensubstanzgehalt eingedickt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.

Die dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Kristallfußmagma besteht aus einem Kristallisator 1 in Form eines stehenden Behälters, der einen unteren Behälterschnitt 2 verringerten Durchmessers und einen oberen Behälterabschnitt 3 aufweist. Im unteren Behälterabschnitt 2 ist eine untere Heizkammer 4 angeordnet, deren Heizfläche etwa 20-50%, vorzugsweise 25-40% der Heizfläche einer oberen Heizkammer 5 im oberen Behälterabschnitt 3 beträgt. Zentrisch im Kristallisator 1 ist eine drehzahlveränderlich angetriebene Welle 9 angeordnet, die mit Rührorganen bestückt ist, von denen untere Rührorgane 10 im Bereich der unteren Heizkammer 4 und oberen Rührorgane 11 im Bereich der oberen Heizkammer 5 umlaufen.

Zur Eindickung des Eingangssirups auf einen der gewünschten Temperatur entsprechenden Trockensubstanzgehalt ist ein kontinuierlich arbeitender Fallstrommverdampfer (12) vorgesehen, von dem der Einzugssirup über einen als Puffer wirkenden Zwischenbehälter (13) in den Kristallisator 11 über eine Einzugsstelle 14 eingezogen wird, die zwischen unterer und oberer Heizkammer 4, 5 ringförmig angeordnet ist. Im unteren Behälterabschnitt 2 ist eine Einzugsstelle 15 für Slurry vorgesehen. Am oberen Ende des Kristallisators 1 ist eine Leitung 16 zum Absaugen von Brüden angedeutet.

In den Kristallisator 1 wird zuerst Einzugssirup bis etwa zum Niveau 6 eingezogen. Bei einem Gesamtfassungsvermögen des Kristallisators von etwa 20 t beträgt diese lediglich den unteren Behälterabschnitt 2 füllende Ausgangsmenge etwa 5 t. Anschließend wird über die Einzugsstelle 15 Slurry, bestehend aus in einem Alkohol auf mittlerer Korngröße von 10-30 µ gemahlenem Zucker eingezogen. Die Anfangstemperatur beträgt ca. 85°C. Durch Steuerung des absoluten Druckes wird bei kontinuierlicher Rotation der unteren Rührorgane 10 der eingezogene Sirup einer ersten Kühlungskristallisation unterworfen und dabei die Temperatur auf ca. 60°C gesenkt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Druck im Kristallisator entsprechend der Temperaturerhöhung durch Zuzug konditionierter Einzugslösung erhöht und soviel konditionierter Einzugssirup aus Zwischenbehälter 13 nachgezogen bis Niveau 7 erreicht ist, was einer völligen Bedeckung der oberen Heizkammer 5 entspricht. Der absolute Druck wird wieder gesenkt und dadurch das Magma einer zweiten Kühlungskristallisation unterworfen, bis die Endtemperatur von ca. 60°C erreicht ist. Nach Abschluß der zweiten Kühlphase wird direkt umgeschaltet auf eine Verdampfungsphase. Hierbei wird Heizdampf in die Heizkammern 4, 5 eingespeist, wobei nunmehr die Übersättigung durch Verdampfung eines bestimmten Anteils der im Kristallisator befindlichen Einzugssirups aus dem Zwischenbehälter 13 geregelt wird. Durch den Einzug neuen Einzugssirups steigt das Niveau im Kristallisator 1 bis etwa zum eingezeichneten Niveau 8 an. Während dieser Verdampfungsphase wird die Umdrehungszahl der Welle 9 bzw. der Rührorgane 10, 11 herabgesetzt.

Der Kristallisator 1 ist an ein in einer Zuckerfabrik üblicherweise vorhandenes Vakuumnetz angeschlossen, in den der Brüden über die Leitung 16 und ein Regelventil abgegeben wird.

Nach Abschluß der ersten Kühlphase hat die Ausgangsmenge des Magmas eine Kristallgröße von etwa 0,05 bis ca. 0,1 mm; nach Abschluß der zweiten Kühlphase liegen Kristalle mit einer Größe von 0,08 bis 0,15 mm vor. Die Beendigung der Charge ist dann gegeben, wenn der Nenninhalt des Kristallisators erreicht ist. Dabei betragen der Kristallanteil ca. 45% und die Kristallgrößen etwa 0,25 bis 0,35 mm.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, den unteren Behälterabschnitt 2 als separaten Behälter auszubilden, der dann neben dem großen, stehenden Behälter angeordnet werden könnte und keine eigene Heizkammer aufzuweisen brauchte.


Anspruch[de]
  1. 1. Diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kristallfußmagma durch Impfen einer hochkonzentrieten Zuckerlösung mit Kristallzucker, gemahlenem Zucker oder einer Zuckersuspension (nachfolgend kurz "Slurry"), durch Kühlen des Magmas zur Steuerung der Übersättigung (Kühlungskristallisation) und durch Wasserverdampfung unter gleichzeitigem Einziehen frischer Zuckerlösung (Verdampfungskristallisation), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    1. a) Leicht übersättigter Sirup, der nur einen Teil der herzustellenden Gesamtcharge darstellt, wird mit Slurry geimpft und dabei kontinuierlich umgerührt;
    2. b) anschließend wird dieses Magma einer ersten Kühlungskristallisation unterworfen;
    3. c) darauf wird unter kontinuierlichem Umrühren erneut gesättigter Einzugssirup zugezogen, der gegenüber dem genannten Magma eine höhere Temperatur aufweist;
    4. d) dieses Magma wird einer zweiten Kühlungskristallisation unterworfen; und
    5. e) anschließend wird dieses Magma unter kontinuierlichem Umrühren einer Verdampfungskristallisation unterzogen unter gleichzeitigem Zuziehen neuen Einzugssirups, bis der gewünschte Kristallgehalt von 35-45% und das Endvolumen erreicht ist.


  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmenge des gesättigten Einzugssirups etwa 20-40% des Endchargenvolumens beträgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vor der zweiten Kühlungskristallisation zugezogene gesättigte Einzugssirup etwa das 0,8- bis 2,5fache der Ausgangsmenge nach Anspruch 1 beträgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlungskristallisation durch Kühlung von etwa 85°C auf etwa 60°C erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlungskristallisation durch Kühlung von etwa 75°C auf ca. 60°C erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Slurry gemahlener Zucker einer mittleren Kristallgröße von d&min; = 10-30 µ, suspendiert in einem Alkohol, verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlungskristallisation durch Absenkung des absoluten Druckes im Brüdenraum erfolgt und daß während des Einziehens des Einzugssirups vor der zweiten Kühlungskristallisationsstufe der Druck im Brüdenraum entsprechend der Temperaturerhöhung im resultierenden Magma erhöht wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührgeschwindigkeit während der Verdampfungsphase niedriger liegt als während der Kühlphasen.






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