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Dokumentenidentifikation DE69108599T2 24.08.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0453375
Titel Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Zuckerkristallen.
Anmelder F C B, Montreuil, FR
Erfinder De Cremoux, Jacques, F-59260 Lille-Hellemmes, FR
Vertreter Dr. W. Geyer, K. Fehners & Partner, 80687 München
DE-Aktenzeichen 69108599
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 19.04.1991
EP-Aktenzeichen 914010541
EP-Offenlegungsdatum 23.10.1991
EP date of grant 05.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.1995
IPC-Hauptklasse C13F 1/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die kontinuierliche Erzeugung von Zuckerkristallen aus Sirupen nach dem Verfahren, das eine erste Stufe umfaßt, während der die Aufrechterhaltung der Übersättigung des Muttersirups, welche die Kristallisation erlaubt, durch Verdampfung mit Hilfe von Kalorienzufuhr erzielt wird, und eine zweite Kristallisationsstufe durch Kühlung.

Bei diesem Verfahren wird die erste Stufe in einem Gerät verwirklicht, das aus einem Behälter besteht, der in mehrere Abteile bzw. Zellen unterteilt ist, die mit Heizmitteln versehen sind und nacheinander von der Kochmasse durchflossen werden, die im ersten Abteil durch Zugabe von lmpfmagma zum Sirup erzeugt und in den anderen Abteilen durch dosierte Sirupzugaben unterhalten wird. Die Kalorienzufuhr und die Sirupzugabe in jedes Abteil werden so geregelt, daß der Muttersirup übersättigt bleibt und die allmähliche Vergrösserung der Kristalle vom Einlauf zum Auslauf des Gerätes hin stattfinden kann. Die Zuckerkristallisation und die Wasserverdampfung bewirken eine allmähliche Erhöhung des Trockensubstanzgehaltes (Brix) und demzufolge der Viskosität der Kochmasse. Nach dem herkömmlichen Verfahren wird diese erste Stufe so gesteuert, daß man Kochmasse mit dem höchstmöglichen Kristallgehalt erhält, deren Viskosität nur durch die Abzugs- und Überführungsmöglichkeiten zur Maische begrenzt wird. Aufgrund der hohen Viskosität der Kochmasse im letzten Abteil ist der Wärmeaustausch mit den Heizelementen gering, deshalb ist es erforderlich, die Fläche letzterer zu vergrößern bzw. ein höheres Vakuum im Kristallisationsapparat zu benutzen.

Die zweite Verfahrensstufe wird in einer Maische verwirklicht, in der die Kochmasse allmählich abgekühlt wird, damit die Kristallisation und die Vergrößerung der Kristalle andauern können, wobei die mit abnehmender Temperatur geringere Zuckerlöslichkeit ausgenutzt wird. Diese Maischen sind allgemein mit Flügeln und von Kaltwasser durchflossenen Wärmetauschelementen ausgerüstet. Man benutzt ebenfalls Vakuummaischen, in denen die Kühlung durch Entspannungsverdampfung hervorgerufen wird.

Die EP.A.01 28078 bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Impfmagma für die Zuckerkristallisation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem der zuckerhaltige Saft in zwei Stufen durch Verdampfung konzentriert wird: einer ersten Stufe, in der die Konzentration durch Zufuhr äußerer Wärme erfolgt, und einer zweiten Stufe der Verdampfung durch Entspannung. Das erzeugte Magma wird in das erste Abteil eines mit einer Reihe von Abteilen versehenen kontinuierlichen Kristallisationsapparates eingeführt, wo die Erzeugung der Kochmasse auf konventionelle Art erfolgt.

Vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, es zu ermöglichen, den Trockensubstanzgehalt und demzufolge die Viskosität der während der ersten Stufe erzeugten Kochmasse ohne Verringerung des Gesamtwirkungsgrades des Verfahrens herabzusetzen und demzufolge die Produktivität des Kristallisationsapparates zu erhöhen, und die Betriebsbedingungen des Zuckerhauses zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die während der ersten Stufe erzeugte Kochmasse einen im Verhältnis zu den herkömmlichen Werten geringen Trockensubstanzgehalt und eine niedrige Übersättigungszahl aufweist, und daß sie, bevor sie der zweiten Kristallisationsstufe durch Kühlung ausgesetzt wird, einer Entspannung unterworfen wird, die die schnelle Verdampfung einer gewissen Wassermenge sowie eine merkliche Erhöhung der Übersättigung hervorruft. Zwischen der ersten und der zweiten Stufe durchfließt die Kochmasse ein geschlossenes Gefäß, in dem das Vakuum höher ist (Druck niedriger) als in dem Apparat bzw. dem Abteil des Apparates aus dem die Kochmasse abgezogen wird, wobei die Verweilzeit der Kochmasse in besagtem Gefäß in der Größenordnung von 1 Minute oder weniger liegt. Entspannungsverdampfung und Kühlung können in mehreren Stufen erfolgen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Anlage zur Anwendung dieses Verfahrens, welche außer einem Verdampfungskristallisationsapparat und einer Maische herkömmlicher Art ein geschlossenes Gefäß umfaßt, dessen Einlauf mit dem Kristallisationsapparat und dessen Auslauf mit dem Einlauf der Maische verbunden ist, sowie Mittel um in besagtem Gefäß einen niedrigeren Druck aufrecht zu erhalten als derjenige, der während des Betrieb im Kristallisationsapparat bzw. im letzten Abteil dieses Apparates herrscht.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die sich auf die als Beispiel gegebenen Skizzen bezieht. Die Figuren 1 und 2 dieser Skizzen sind Diagramme von Anlagen zur Anwendung der Erfindung.

Die Anlage der Fig. 1 umfaßt hauptsächlich einen kontinuierlichen Verdampfungskristallisationsapparat 10, ein geschlossenes Gefäß 12 und eine Kühlmaische 14.

Der Apparat 10 besteht aus einem durch vertikale Trennwände in mehrere Abteile unterteilten horizontalen Behälter, wobei die Höhe der Trennwände geringer ist als die des Behälters, sodaß die verschiedenen Abteile im oberen Teil des Behälters, der mit einer Vakuumquelle verbunden ist, miteinander in Verbindung stehen. Die Abteile sind darüberhinaus durch in den Trennwänden angeordnete Öffnungen miteinander verbunden, die den Durchlauf der Kochmasse von einem Ende des Behälters zum anderen gestatten. Im unteren Teil des Behälters ist auf seiner ganzen Länge ein Bündel von Heizelementen - z. B. von Dampf durchströmte Rohre - angeordnet, zwecks Kalorienzufuhr zu der in den Abteilen befindlichen Kochmasse. Das erste Abteil wird mit konzentriertem Sirup und Kristallisationskeime enthaltendem Impfmagma beschickt. Die anderen Abteile erhalten eine dosierte Sirupmenge. Die erzeugte Kochmasse wird aus dem letzten Abteil mittels einer Zumeßpumpe 16 abgezogen.

Das Gefäß 12 ist mit einer Vakuumquelle verbunden, wobei der Druck innerhalb des Gefäßes kontrolliert und auf einen niedrigeren Wert als der in dem Gerät 10 herrschende Druck geregelt wird.

Die Maische 14 besteht aus einer offenen Wanne, die mit einem mit Rührflügeln bestückten Rotor und möglicherweise mit von Kaltwasser durchflossenen Elementen, wie z. B. Rohren oder Hohlplatten, ausgerüstet ist.

Die von der Pumpe 16 aus dem Apparat 10 abgezogene Kochmasse wird in das Gefäß 12 eingeleitet. Da der Druck in dem Gefäß niedriger ist als in dem Apparat 10, erfährt die Kochmasse beim Eintritt in das Gefäß eine plötzliche Entspannung, sodaß eine gewisse Wassermenge verdampft, was die Abkühlung der Kochmasse bis auf die Gleichgewichtstemperatur mit dem Dampfdruck bewirkt - unter Berücksichtigung der ebullioskopischen Verzögerung; die Wasserverdampfung und die Temperaturabsenkung rufen eine Erhöhung der Übersättigungszahl des Muttersirups hervor. Die Verweilzeit der Kochmasse in dem Gefäß ist sehr kurz - in der Größenordnung von 1 Minute oder weniger.

Die Kochmasse wird durch eine Pumpe 18 oder ein Fallrohr aus dem Gefäß abgezogen und der Maische 14 zugeführt. Der Aufenthalt der Kochmasse in der Maische erlaubt die Kristallisation einer zusätzlichen Zuckermenge auf den vorhandenen Kristallen.

Nachstehende Tabelle gibt ein in Zahlen ausgedrücktes Beispiel für die Anwendung der Erfindung bei der Erzeugung von Weißzucker:

Übers. Menge Kochmasse Auslauf

Die in dem Apparat 10 erzeugte Kochmasse hat einen Brix (BMC) von 91, eine Reinheit von 94,5 und enthält 50 Gewichts-% Zuckerkristalle (RDT). Der Brix der Kochmasse wird vorsätzlich durch dosierte Sirupzugabe in das letzte Abteil des Apparates 10 auf einem relativ niedrigen Wert gehalten, um die Viskosität herabzusetzen und den Wärmeaustausch du begünstigen. Die Übersättigungszahl beträgt 1,030; allgemein liegt sie zwischen 1,02 und 1,05. Bei dem herkömmlichen Verfahren beträgt die Übersättigungszahl der den kontinuierlichen Kochapparat verlassenden Kochmasse mindestens 1,10.

Beim Eintritt in das Gefäß 12 wird die Kochmasse plötzlich von 0,27 Bar - dem Druck im Apparat 10 - auf 0,23 Bar entspannt. Diese Entspannung ruft die Verdampfung einer gewissen Wassermenge hervor - 0,31 % - und demzufolge einen Abfall der Temperatur (T) von 86,84ºC auf 83,48ºC und einen Anstieg der Übersättigungszahl von 1,030 auf 1,112. Der Kristallgehalt (RDT) steigt aufgrund der Verdampfung leicht an: von 50% auf 50,15%.

In der Maische 14 bewirkt der Abfall der Temperatur von 83,48ºC auf 82,98ºC die Kristallisation einer zusätzlichen Zuckermenge und die Absenkung der Übersättigung auf 1,03.

Insgesamt erzielt man eine Verbesserung der Kristallausbeute von 3 Punkten: 53 % statt 50 %.

In der Anlage der Fig. 2 wird die Maische 14 durch eine Wand 146 in zwei Abteile 142 und 144 unterteilt. Nachdem die Kochmasse im Abteil 142 der Maische abgekühlt wurde, wird sie abgezogen und von einer Pumpe 148 in ein zweites Gefäß 120 geleitet, das mit einer Vakuumquelle verbunden ist, und in dem ein Druck herrscht, der niedriger ist als der Druck im Gefäß 12, sodaß er einer Gleichgewichtstemperatur entspricht, die unter Berücksichtigung der ebullioskopischen Abweichung niedriger ist als diejenige der aus besagtem Abteil abgezogenen Kochmasse. Beim Eintritt in das Gefäß 120 wird die Kochmasse einer Entspannung unterworfen, die eine Verdampfung und eine weitere Kühlung bis auf die Gleichgewichtstemperatur mit dem in dem Gefäß herrschenden Druck bewirkt und demzufolge eine Erhöhung der Übersättigung des Muttersirups. Die Verweilzeit der Kochmasse im Gefäß 120 ist gleicher Größenordnung wie die im Gefäß 12.

Die Kochmasse wird aus dem Gefäß 120 durch ein Fallrohr 150 entnommen und in das Abteil 144 der Maische geleitet, in dem sie einer weiteren Abkühlung unterworfen wird, die die Kristallisation einer zusätzlichen Zuckermenge bewirkt.

Die Maische könnte mehr als zwei Abteile umfassen, wobei die Kochmasse zwischen jedem Abteil einer Verdampfungsentspannung unterworfen würde. Statt eine in mehrere Abteile unterteilte Maische zu benutzen, könnten natürlich auch mehrere Maischen eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, kontinuierlich zu verlaufen und es möglich zu machen, den Kristallisationsapparat mit einem niedrigen Auslauf-Brix zu betreiben, was aufgrund der höheren Wärmeaustauschzahlen eine höhere Produktivität garantiert. Es kann ferner in vorhandenen Zuckerhäusern eingesetzt werden - ohne Änderung an den benutzten Apparaten und mit geringen Investitionen.

Möglicherweise könnte der den Apparat 10 verlassenden Kochmasse vor ihrem Einlaß in das Gefäß Sirup zugesetzt werden. Das Gefäß könnte mit einem Rührwerk zum Durchrühren der Kochmasse ausgerüstet werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Zuckerkristallen aus Sirup, das eine erste Stufe umfaßt, in der die Kristallisation durch Vakuumverdampfung mit Wärmezufuhr erfolgt, und eine zweite Stufe, in der die Kristallisation durch Kühlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die während der ersten Stufe erzeugte Kochmasse einen Trockensubstanzgehalt (BMC) und eine Übersättigungszahl aufweist, die unter den herkömmlichen Werten liegen, und daß sie einer plötzlichen Entspannung ausgesetzt wird, die die Verdampfung einer gewissen Wassermenge und die Erhöhung der Übersättigung bewirkt, bevor sie der zweiten Kristallisationsstufe durch Kühlung unterworfen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während der ersten Stufe erzeugte Kochmasse in ein Gefäß (12) eingeleitet wird, in dem ein höheres Vakuum (niedrigerer Druck) herrscht als in dem Apparat bzw. dem Abteil des Apparates (10), aus dem die Kochmasse abgezogen wird, und daß die Verweilzeit der Kochmasse in besagtem Gefäß in der Größenordnung von einer Minute oder weniger liegt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsverdampfung und die Kühlung der Kochmasse in mehreren Stufen erfolgen.

4. Anlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Zuckerkristallen aus Sirup mit - nacheinander angeordnet - einem Apparat (10), in dem die Kristallisation durch Verdampfung erfolgt, und der aus einem in mehrere mit Heizelementen versehene und an eine Vakuumquelle angeschlossene Abteile unterteilten Behälter besteht, und einer Kühlmaische (14), in der die Kristallisation durch Kühlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gefäß (12) umfaßt, dessen Einlauf mit dem Auslauf des Kristallisationsapparates (10) und dessen Auslauf mit dem Einlauf der Maische (14) verbunden ist, und Mittel, um in besagtem Gefäß einen Druck aufrecht zu erhalten, der niedriger ist als der Druck der während des Betriebs im Kristallisationsapparat (10) bzw. im letzten Abteil dieses Apparates herrscht.

5. Anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Maische in mindestens zwei Abteile (142,144) unterteilt ist oder durch mindestens zwei Maischen ersetzt wird, daß sie ein zweites Gefäß (120) umfaßt, dessen Einlauf mit dem Auslauf des ersten Abteils (142) bzw. der ersten Maische und dessen Auslauf mit dem zweiten Abteil (144) bzw. der zweiten Maische verbunden sind, sowie Mittel, um in dem zweiten Gefäß einen niedrigeren Druck als in dem ersten Gefäß (12) aufrecht zu erhalten.







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