Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine allgemeine Verfahrensweise und ein Verfahren zum Reinigen von Zuckersäften insbesondere von aus Zuckerrüben gewonnenen Zuckersäften, das eine wesentliche Verringerung des Kalkverbrauchs erlaubt, die bis zu 70% des Kalkverbrauchs heutiger Verarbeitungsfabriken erreichen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verfahren zum Reinigen von Zuckersäften, das einen geringeren Kalkverbrauch gestattet, und außerdem eine Vorrichtung um dieses Verfahren auszuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Übrigen auch in vorhandenen Reinigungsanlagen mittels einer unbedeutenden Erweiterung der vorhandenen Anlagen und ohne Abänderungen der Vorrichtungen zur Kalkerzeugung, zum Einpumpen von Kohlensäuregas und für die erste Karbonatation durchgeführt werden. Die US-A 4,795,494 beschreibt ein Zuckersaft-Reinigungsverfahren, das eine Vorkalkungsbehandlung enthält, an die sich eine Abscheidung der Schlämme anschließt. Der Schaum und der zusätzlich von den Schlämmen abgeschiedene Zuckersaft werden nach der Kalkung des Schaums und vor der ersten Karbonatation zusammengeführt.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Reinigung von Zuckersaft, insbesondere von Rübenzuckersaft, eine Hauptbehandlungsschrittfolge, die aneinander anschließend eine Vorkalkungsbehandlung des Zuckersafts, eine Kalkungsbehandlung des vorgekalkten Saftes, wenigstens zwei aufeinanderfolgende Karbonatationbehandlungen des gekalkten Saftes und ggfs. eine Sulfitierungsbehandlung zwischen den Karbonatationsbehandlungen umfasst, wobei dieses Reinigungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Sekundärbehandlungsschrittfolge umfasst, die besteht aus:

• a) Abzweigen einer Fraktion vorgekalkten Zuckersafts aus der Hauptschrittfolge, die 10 bis 70 Volumenprozent (vorzugsweise 30 bis 50 Volumenprozent) des gesamten vorgekalkten Zuckersafts der Hauptschrittfolge ausmacht;
• b) Unterziehen der abgezweigten Fraktion vorgekalkten Zuckersafts einer Koagulationsbehandlung;
• c) Zugeben eines Ausflockmittels zu dem vorgekalkten und koagulierten, aus dem Schritt b) gewonnenen Zuckersaft und Unterziehen der mit dem Ausflockmittel versetzten Zuckersaftfraktion einer Dekantierung, um zum Einen einen klaren, sekundären Zuckersaft und zum Anderen sekundäre Schlämme abzuscheiden; und
• d) Recyclen des in dem Schritt c) gewonnenen, klaren, sekundären Zuckersafts in die Hauptbehandlungsschrittfolge entweder vor oder nach der ersten Karbonatationsbehandlung, aber vor der zweiten Karbonatationsbehandlung, oder vor der Sulfitierungsbehandlung des klaren Saftes und der zweiten Karbonatationsbehandlung.

Im Falle eines Recyclings des klaren, sekundären Saftes vor der ersten Karbonatation wird die recycelte Saftfraktion vorzugsweise nach der Kalkungsbehandlung der Hauptschrittfolge rückgeführt, ohne dass eine Notwendigkeit des Zusatzes von Kalk zu dem recycelten, klaren, sekundären Saft besteht.

Im Falle des Recyclings des sekundären Saftes nach der ersten Karbonatation, kann eine sehr geringe Kalkmenge in den klaren Sekundärsaft vor der zweiten Karbonatation oder vor der Sulfitierungsbehandlung bei Zuckerfabriken zugegeben werden, die den klaren Saft vor der zweiten Karbonatation sulfitieren.

Die bei dem Schritt c) der Dekantierung anfallenden Sekundärschlämme werden vorzugsweise der bei der Vorkalkung nicht recycelten Fraktion der aus der ersten Karbonatation hervorgegangenen Schlämme mittels eines Filtrationsschrittes zugegeben, um ein zusätzliches Filtrat abzuscheiden, das vorzugsweise vor der ersten Karbonatation oder vor der zweiten Karbonatation (bspw. mit dem klaren Sekundärsaft) wieder eingeführt werden kann.

Mit Vorzug umfasst außerdem die Hauptbehandlungsschrittfolge des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren nach der ersten Karbonatationssbehandlung aufeinanderfolgend eine Abscheidungsbehandlung des nach der ersten Karbonatationsbehandlung angefallenen schlammhaltigen Zuckersafts, um daraus einen ersten, klaren Hauptsaft und Schlämme der ersten Karbonatation abzuscheiden, sowie ggfs. eine Sulfitierungsbehandlung des ersten, klaren Hauptsafts, bevor dieser der zweiten Karbonatationsbehandlung unterzogen wird. Ein Teil der Schlämme der ersten Karbonatation werden in der Regel bei dem Vorkalkungsschritt recycelt.

Der schlammhaltige (trübe) Saft der zweiten Karbonatation wird in der Regel einer Scheidebehandlung unterzogen, um einen zweiten, klaren Saft und Schlämme der zweiten Entkalkung abzuscheiden. Der zweite, klare Saft kann einer Karbonatationsbehandlung und ggfs. einer Sulfitierung und einer Zugabe von Natriumbisulfit unterzogen werden bevor er einer Verdampfungsbehandlung unterworfen wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen Zuckersaftreinigungsverfahrens mit einer Hauptbehandlungsanordnung, die in Reihe hintereinander liegend eine Vorkalkungseinheit, eine Kalkungseinheit und wenigstens eine erste und eine zweite Karbonatationseinheit aufweist, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, dass sie außerdem eine Sekundärbehandlungsanordnung aufweist, die enthält:

ein Mittel, um von der Vorkalkungseinheit eine Fraktion vorgekalkten Zuckersafts abzuzweigen, die 10 bis 70 Volumenprozent (vorzugsweise 30 bis 50 Volumenprozent) des gesamten vorgekalkten Zuckersafts ausmacht;

ein Koagulationsmittel, dem gleichzeitig die abgezweigte Fraktion vorgekalkten Zuckersafts und Koagulationsmittel zugeführt werden:

ein Mittel, um gleichzeitig die abgezweigte Fraktion des koagulierten Zuckersafts und ein Ausflockmittel in ein Dekantiermittel einzuleiten, in dem einerseits ein klarer, sekundärer Zuckersaft und andererseits Sekundärschlämme abgeschieden werden; und

ein Mittel, um den klaren sekundären Zuckersaft in die Hauptbehandlungsanordnung vor der ersten Karbonatationseinheit oder zwischen der ersten und der zweiten Karbonatationseinheit zurückzuführen.

Die weitere Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte Figur, die schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinigungsanlage veranschaulicht.

In der Figur ist eine erfindungsgemäße Reinigungsanlage dargestellt, die erfindungsgemäß eine Hauptanordnung A von Behandlungseinheiten und eine Sekundäranordnung B von Behandlungseinheiten enthält.

Die Hauptanordnung A enthält aufeinanderfolgend eine Vorkalkungseinheit 1, eine Kalkungseinheit 2, eine erste Karbonatationseinheit 3, eine Abscheidungseinheit 4 für einen ersten klaren Hauptsaft JCI und von Schlämmen der ersten Karbonatation, eine Sulfitierungseinheit 5, eine Einheit für eine zweite Karbonatation 6 und eine Abscheidungseinheit 7 für einen zweiten klaren Hauptsaft JC2 und von Schlämmen der zweiten Karbonatation.

Die im Vorstehenden beschriebene Hauptanordnung stellt eine klassische Reinigungsanlage für Zuckersäfte, wie Zuckerrübensäfte, dar.

Im Betrieb wird ein mittels jeden bekannten Extraktionsverfahrens gewonnener Zuckersaft, bspw. ein Diffusionszuckersaft, in die Vorkalkungseinheit 1 eingeführt, wo er mit mehreren Produkten, nämlich einem unterschiedlichen Prozentanteil von recycelten Schlämmen der ersten Karbonatation (im Allgemeinen 30 bis 50 Gewichtsprozent), ggfs. mit Schlämmen der zweiten Karbonatation, wie dies noch dargelegt werden wird, und falls erforderlich mit einer geringen Menge Kalkmilch vermischt wird. Die Verweildauer in der Vorkalkungseinheit liegt im Allgemeinen bei etwa 20 Minuten, kann sich aber abhängig von den Vorkalkungsbedingungen insbesondere der Temperatur der Kalkung, ändern. Der vorgekalkte Saft der Vorkalkungseinheit 1 wird sodann in die Kalkungseinheit 2 eingebracht, wo er mit einer größeren Menge Kalk (CAO) vermischt wird, die im allgemeinen einen Zusatz von 15 bis 24g CAO pro Tonne Zuckerrüben ausmacht.

Der mit Kalk versetzte Saft wird in der Regel auf eine Temperatur in der Größenordnung von 83° bis 85°C erhitzt und dann in eine Einheit der ersten Karbonatation 3 eingebracht, wo er mit CO₂ vermengt wird, das aus einem Kalkofen kommt. Der trübe, erste Saft JT1, der aus der Einheit der ersten Karbonatation 3 kommt, wird sodann in eine Abscheideeinheit 4 eingeführt, die bspw. Schlammfilter oder Dekantiervorrichtungen enthält, um einen ersten, klaren Saft JC1 und Schlämme der ersten Karbonatation abzuscheiden, wobei diese Schlämme ggfs. teilweise in die Vorkalkungseinheit 1 recycelt werden.

Die recycelte Fraktion der Schlämme der ersten Karbonatation ist so bestimmt, dass der Wirkungsgrad der Reinigung optimiert wird. Die nicht recycelten Schlämme der ersten Karbonatation werden durch (nicht dargestellte) Entzuckerungsfilter, bspw. Filterpressen durchgeleitet, um entzuckerte Schäume abzuscheiden, die dann als Kalkdünger für die Pflanzenzucht verwendet werden können.

Der erste klare Saft JC1 kann sodann ggfs. in eine Sulfitierungseinheit 5 eingebracht werden. Der ggfs. sulfitierte klare Saft JC1 wird sodann auf eine Temperatur in der Größenordnung von 92° bis 95° C erhitzt und in eine Einheit zur zweiten Karbonatation 6 eingeführt, wo er wiederum mit Kohlensäuregas behandelt wird und eine zusätzliche Karbonatation bis zu einem PH-Wert von regelmäßig etwa 9 bis 9,3 erfährt.

Der Trübsaft der zweiten Karbonatation JT2 wird sodann in eine Abscheideeinheit 7 eingebracht, die im Allgemeinen der vorhergehenden entspricht, wo ein zweiter Klarsaft JC2 von den Schlämmen der zweiten Karbonatation abgeschieden wird. Die in der Abscheidungseinheit 7 abgeschiedenen Schlämme der zweiten Karbonatation können ggfs., wenigstens teilweise, strömungsaufwärts von der ersten Karbonatationseinheit 3 in die Vorkalkungseinheit 1 oder in eine (nicht dargestellte) Reifungseinheit recycelt werden, die im All-gemeinen unmittelbar hinter der Kalkungseinheit 2 angeordnet ist.

Der Klarsaft JC2 kann sodann mehreren bekannten Behandlungsschritten unterzogen werden, wie einer Sulfitierung (SO₂-Behandlung), einer Karbonatation und einer Zugabe von Natriumbisulfit, bevor er einer (nicht dargestellten) mehrstufigen Verdampfungseinheit zur Kristallisation zugeführt wird.

Die Sulfitierung der Klarsäfte JC1, JC2 oder die Zugabe von Natiumbisulfit dienen dazu, eine zusätzliche Entfärbung des fertigen Saftes zu erzielen.

Als Abwandlung können für die Saftentfärbung auch Behandlungen mit Aktivkohle eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß ist eine sekundäre Anordnung B von Behandlungseinheiten vorgesehen, die eine Koagulationseinheit 8 und eine Dekantiereinheit 9 enthält.

Erfindungsgemäß gestattet es ein Abzweigmittel, wie etwa ein Ventil, eine Fraktion des vorgekalkten Safts, die 10 bis 70 Volumenprozent des gesamten vorgekalkten Safts der Hauptbehandlungsschrittfolge ausmacht, zu einer Koagulationseinheit 8 abzuleiten, wo die abgezweigte Fraktion des vorgekalkten Saftes mit einem Koagulationsmittel vermischt wird. Die normalerweise verwendete Menge des Koagulationsmittels liegt bei 2 bis 5 ppm. Die abgezweigte Fraktion des vorgekalkten Saftes wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 80°C oder mehr (in der Regel etwa 80° bis 83°) vor der Koagulation aufgeheizt, wobei die Koagulationszeit im Allgemeinen zwischen 15 und 30 Min. beträgt.

Der in der Koagulationseinheit 8 koagulierte Saft wird sodann mit einem üblicherweise in einer Menge von 2 bis 5 ppm zugegebenen Flockungsmittel zu einer Dekantiereinheit 9 geleitet, wo ein klarer Sekundärsaft JCs und sekundäre Schlämme abgeschieden werden. Die Verweildauer in der Dekantiereinheit liegt generell in der Größenordnung von 20 bis 30 Min. Der klare Sekundärsaft wird sodann in die Hauptbehandlungsschrittfolge recycelt und zwar bei der dargestellten Ausführungsform strömungsaufwärts von der zweiten Karbonatationseinheit 6 und vorzugsweise unmittelbar vor der Sulfitierungseinheit 5. Wie bereits erwähnt, könnte der klare Sekundärsaft JCs offensichtlich auch strömungsaufwärts von der ersten Karbonatationseinheit 3 und der weggelassenen Sulfitierungseinheit 5 recycelt werden.

Andererseits werden die ggfs. einer nicht recycelten Fraktion von Schlämmen der ersten Karbonatation zugemischten sekundären Schlämme von der Dekantiereinheit 9 in eine Abscheideeinheit 10, bspw. eine Filterpresse zur Filtrierung und Entzuckerung, eingebracht werden, wobei einerseits entzuckerter Schaum und andererseits ein Filtrat gewonnen werden, das in der Regel mit dem von der Dekantiereinheit 9 abgegebenen klaren Sekundärsaft Jcs entweder strömungsaufwärts von der ersten Karbonatationseinheit 3 oder zwischen der ersten und der zweiten Karbonatationseinheit recycelt wird.

Gegebenenfalls kann, wenn erforderlich, mit dem Koagulationsmittel in der Koagulationseinheit 8 eine kleine Menge Kalk, im Allgemeinen 1 g/Liter oder weniger zugegeben werden.

Ein wesentliches Ziel des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt in einer beträchtlichen Verringerung des Kalkverbrauchs, die dem Prozentanteil des in der Sekundäranordnung B behandelten Safts proportional ist.

Im Rahmen einer Anlagenerweiterung kann die Sekundäranordnung von Behandlungseinheiten ohne Änderungen der Anlagen zur Erzeugung von Kalk, zum Einpumpen von CO₂-Gas und der ersten Karbonatationseinheit verwirklicht werden.

Außerdem erlaubt es das Verfahren, den gleichen Gesamtwirkungsgrad für die Reinigungsbehandlung wie das bekannte Verfahren zu erzielen (Reinheit und Färbung des Klarsaftes der zweiten Karbonatation).

Schließlich vermindert das erfindungsgemäße Verfahren die anfallenden Abfallprodukte wie Schaum bei der ersten Karbonatation (wenigstens 10 bis 20 Kg/t verarbeiteter Zuckerrüben) und damit des in die Atmosphäre abgegebenen CO₂.

Der Zuckerverlust in dem Schaum wird in gleichem Maße wie die Schaummenge vermindert.