Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Einheit zur Extraktion eines Zuckersafts aus Zuckerrüben oder Zichorie und mehr im Einzelnen ein Extraktionsverfahren und eine Extraktionseinheit, bei der eine Batterie von hintereinander geschalteten Pressen Verwendung finden.

Die klassischen Extraktionsverfahren des Standes der Technik verwenden Extraktionsvorrichtungen in denen Zuckerrübenschnitzel und ein Extraktionslösungsmittel hoher Temperatur, wie heißes Wasser, im Gegenstrom durchlaufen lassen werden, wobei der Zucker durch Diffusion extrahiert wird, ohne dass eine Pressung der Schnitzel stattfindet.

Um eine ordentliche Extraktion zu erzielen, muss die Einwirkungszeit verhältnismäßig lang sein, was Extraktionsvorrichtungen großer Länge erfordert und es notwendig macht, das Extraktionslösungsmittel, wie etwa das Wasser, über die gesamte Extraktionszone auf einer erhöhten Temperatur zu halten; bspw. auf einer Temperatur in der Größenordnugn von 70°C.

Diese Forderungen bedingen, dass die Kosten für die Infrastruktur und die Gewinnungskosten, insbesondere hinsichtlich der Energiebilanz, hoch sind.

Außerdem ergeben diese klassichen Verfahren wegen der klassischen Kalk-/Kohlensäure-Reinigung des erhaltenen Zuckersafts einen erheblichen CO₂-Ausstoß in die Atmosphäre.

Es gibt Druckschriften die Verfahren zur Extraktion von Zuckersaft beschreiben, bspw. die Patentanmeldung FR 2 502 909 und die Patentschrift DE 736 734.

Die Druckschrift FR 2 502 909 beschreibt ein Verfahren zur Extraktion von Zuckersaft, das eine flüssige Pulpe verwendet, die durch eine Vorzerkleinerung gewonnen wurde, an die sich eine Feinzerkleinerung in Gegenwart von Flüssigkeit anschließt worauf eine Extraktion unter Druck der Pulpe sich anschließt. Das Dokument DE 736 734 beschreibt ein Verfahren zur Extraktion von Zuckersaft aus Zuckerrübenschnitzeln mittels eines Diffusionsverfahrens das zwei aufeinanderfolgende Filter-/Pressstufen verwendet. Das Verfahren beinhaltet eine Erwärmung der Schnitzel auf 90° C um die Zellwände der Zuckerrüben zu zerstören.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein Verfahren zur Extraktion von Zuckersaft aus Zuckerrüben oder Zichorie zu schaffen, das eine weniger teure Infrastruktur und geringere Energiekosten erfordert und das sich durch das Fehlen eines CO₂-Ausstoßes in die Atmosphäre in der Reinigungsstufe auszeichnet.

Darüberhinaus erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren einen Zuckersaft besserer Qualität als bei den Diffusionsverfahren des Standes der Technik zu erzielen, weil, da es niedrigere Temperaturen erfordert, die geringere Oxidation des Ausgangsstoffs verhindert, dass Nichtzuckerprodukte in Lösung gehen und es die Entwicklung von Mikroben beschränkt, mit dem Ergebnis eines wesentlich geringeren Gehaltes organischer Säuren in den erhaltenen Zuckersäften.

Die Erfindung betrifft auch eine Einheit zur Herstellung eines Zuckersafts, die das oben beschriebene Verfahren ausführt.

Die vorgenannten Aufgaben werden gemäß der beanspruchten Erfindung mittels eines Verfahrens zur Extraktion eines Zuckersafts aus Zuckerrüben oder Zichorie gelöst, das einen Schritt des Raspelns der Rüben oder der Zichorien zu einem Rohraspelgut derart, dass Teilchen mit einer mittleren Größenabmessung von 1,5 mm bis 4 mm erhalten werden und das Einbringen des Rohraspelguts (Ro) in eine erste Presse mit Recycling von von einer zweiten Presse kommendem Zuckersaft in das Rohraspelgut beinhaltet. Es wird eine Batterie von n-Pressen – wobei n wenigstens gleich 3 ist – verwendet, die in Reihe hintereinander so angeordnet sind, dass jede der aufeinanderfolgenden Pressen vom Rang i von wenigstens gleich 2, bis zu der letzten Presse, mit teilweise ausgepresstem Raspelgut gespeist wird, das von der Presse mit dem jeweils unmittelbar niedrigeren Rang kommt. Von einer Presse von einem gegebenen Rang i von wenigstens gleich 2 abgegebener Zuckersaft wird jeweils dem der Presse vom Rang i-1 zugeführten Raspelgut zugegeben, und von der ersten Presse abgegebener Zuckersaft wird gewonnen. Die Pressung in den Pressen erfolgt bei einer Temperatur von 30° bis 60°C, und Wasser wird in wenigstens das von der Presse vom Rang n-1 kommende, teilweise ausgepresste Raspelgut eingeführt, und das von der Presse vom Rang n abgegebene ausgepresste Raspelgut wird gewonnen.

In gleicher Weise weist die Einheit zur Herstellung eines Zuckersafts aus Zuckerrüben oder Zichorie wie sie beansprucht ist auf: Eine Anordnung von in Reihe geschalteten Pressen, Mittel, um die erste Presse mit einem Rohraspelgut der Rüben oder der Zichorien zu speisen und Mittel, um von einer zweiten Presse abgegebenen Zuckersaft in das Rohraspelgut zu recyceln. Die Herstellungseinheit weist auch Mittel zum Gewinnen eines Zuckersaftes am Ausgang der ersten Presse auf. Außerdem beinhaltet die Einheit n hintereinander in Reihe geschaltete Pressen – wobei n wenigstens gleich 3 ist -, Mittel, um jeder Presse vom Rang i von wenigstens zwei bis zur letzten Presse teilweise ausgepresstes Raspelgut, das von der Presse mit dem jeweils unmittelbar niedrigeren Rang kommt, zuzuleiten und in diese einzubringen. Das Rohraspelgut besteht aus Teilchen mit einer mittleren Größeabmessung von 1,5 bis 4 mm. Die Herstellungseinheit beinhaltet desweiteren Mittel, um Zuckersaft, der von jeder der Pressen vom Rang i von wenigstens gleich 2 abgegeben ist, in das jeweilige Raspelgut einzuleiten, das jede der Pressen von Rang i-1 speist, ein Mittel um Wasser in das von der Presse vom Rang n-1 abgegebene, teilweise ausgepresste Raspelgut einzuführen und ein Mittel, um das von der Presse vom Rang n abgegebene, ausgepresste Raspelgut zu gewinnen. Die Pressung in den Pressen erfolgt bei einer Temperatur von 30° bis 60°C.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Figuren, die jeweils zeigen:

1 ein Prinzipschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Herstellungseinheit, die eine Batterie von drei Pressen aufweist.

Bezugnehmend auf 2 weist das Verfahren zur Extraktion eines Zuckersafts aus Zuckerrüben oder Zichorie eine Batterie von n in Reihe angeordneten Pressen Pi auf, wobei i = 1 bis n ist, die ein Raspelgut Ro, Ri (i = 1 bis n-1) erhalten und zur Pressung des zugeführten Raspelguts einen Zuckersaft Ji, mit i= 1 bis n, abgeben.

Mehr im Einzelnen ist die erste Presse P1 vorzugsweise über einen konisch erweiterten, vertikalen Eingabeschacht gespeist, der so groß bemessen ist, dass er eine gute Beladung der Presse und einen möglichst vollkommenen Ausgleich zwischen der Zuckerkonzentration der Zellulosephase und der flüssigen Phase (wie auch bei den hinteren Pressen) mit Rohraspelgut Ro der Zuckerrüben oder Zichorie zu erreichen erlaubt. Die Verwendung eines Raspelguts, d.h. eines Zuckerrüben- oder Zichorienausgangsmaterials, das im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten Schnitzeln auf Partikel einer mittleren Größe von 1,5 mm zerkleinert ist, begünstigt die Extraktion des Zuckers aus den Zellen durch einen Auswasch-/Pressvorgang.

Das in der Presse P1 gepresste und teilweise ausgepresste Raspelgut R1 wird wie vorher über einen vertikalen Schacht in die Presse P2 vom Rang 2 eingegeben.

Das aus der Presse P2 vom Rang 2 abgegebene teilweise ausgepresste Raspelgut R2 wird seinerseits in die Presse vom jeweils unmittelbar höheren Rang eingegeben, und das fortgesetzt bis zur letzten Press Pn der Batterie, an deren Ausgang ein vollständig ausgepresstes Raspelgut Rn zur Lagerung oder zur Umwandlung in Viehfutter gewonnen wird.

Der von der ersten Presse abgegebene Zuckersaft J1 wird in klassischer Weise aufgefangen, gereinigt und behandelt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aber möglich, eine vereinfachte Reinigung des gewonnenen Saftes J1 durch Koagulation/Ausflocken mit einer sehr kleinen Menge von Kalk (1- 3gr/l) anstelle der klassischen Kalk-/Kohlensäure-Reinigung vorzunehmen. Der behandelte Saft wird sodann dekantiert und der erhaltene Klarsaft wird, wie dies üblich ist, sulfitiert und sodann gefiltert. Die von dem Separator oder der Dekantiereinrichtung abgeschiedenen Schlämme sehr viskoser Natur werden gefiltert, bspw. mittels eines Precoat-Filters mit Abstreichen mittels eines Messers mit mikrometrischem Vorschub und Entzuckerung des Filterkuchens durch Zerstäuben einer geringen Heißwassermenge und sodann in die erste Presse P1 mit dem Rohraspelgut von Neuem eingeführt.

Für die Abscheidung der Schlämme können auch Vakuumfilter mit wiederverwendbaren oder nicht wiederverwendbaren Zellulosefiltermitteln in Rollenform verwendet werden.

Wie 1 zeigt, werden die jeweils von Pressen höheren Ranges Pi (i = 2 bis n) abgegebenen Säfte Ji (i=2 bis n), für die Presse P2 vom Rang 2 mit Rohraspelgut, für den von der Presse P3 kommenden Saft J3 mit von der Presse P1 abgegebenem Raspelgut R1, und so fort bis zur letzten Presse Pn recycelt. Mit anderen Worten wird der Saft Ji irgendeiner Presse Pi vom Rang i in das Raspelgut Ri-2, das von der Presse Pi-2 vom Rang i-2 abgegeben wird, recycelt, mit Ausnahme des Safts J1 der ersten Presse P1.

Vorzugsweise wird wenigstens der von der Presse P2 vom Rang 2 abgegebene und in das Rohraspelgut Ro recycelte Saft J2 mittels einer Heizvorrichtung auf eine Temperatur von 60° bis 80°C entsprechend den äußeren klimatischen Bedingungen aufgeheizt, bevor er dem Rohraspelgut Ro beigemischt wird, um so eine Eingabemischung der ersten Presse P1 mit einer Temperatur von 20° bis 40°C zu erhalten. Diese Zugabe von Flüssigkeit hoher Temperatur ergibt tatsächlich eine Pasteurisierung der Oberfläche des Rohraspelguts Ro.

Die Extraktion in den Pressen der Batterie erfolgt bei einer Temperatur, die zwischen 30° und 60°C liegt, und, falls erforderlich, können die von den Pressen der höheren Ränge kommende Säfte mit Hilfe von Heizvorrichtungen ebenfalls aufgeheizt werden.

Die Presstemperaturen von 30° bis 60°C sind wesentlich niedriger als die bei klassischen Extraktionseinheiten verwendeten Diffusionstemperaturen, was zusätzlich zu einer verkürzten Extraktionszeit und dem Wegfall einer Oxidation, die Färbung der extrahierten Säfte verringert.

Eine ggfs. auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizte geeignete Wassermenge, die vor der letzten Presse Pn zugegeben wird, liegt üblicherweise zwischen 20 und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des behandelten Rohraspelguts Ro. Die Wassermenge ändert sich naturgemäß abhängig von der angestrebten Extraktion und der Zahl der Pressen der Batterie. Die Batterie beinhaltet 3 bis 5 Pressen, besser 3 bis 4 Pressen.

Als Pressen des erfindungsgemäßen Verfahrens können klassische 2-Spindelpressen verwendet werden, wie etwa z.B. die von der Société BABBINI entwickelten Pressen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt das Extraktionsverhältnis jeder Presse, ausgedrückt in Prozent extrahiertem Zucker in dem Presssaft, bezogen auf den Zuckergehalt der Mischung „Raspelgut plus Saft oder Wasser", die in die Presse eingebracht wurde, zwischen 50% und 80%.

Das gesamte Extraktionsverhältnis der Batterie (extrahierter Zucker/Gesamtzuckergehalt) in dem Rohraspelgut liegt zwischen 94% und 98,5% und hängt naturgemäß von der Zahl der Pressen und der Menge des vor der letzten Presse zugegebenen Wassers ab.

In den Presssaft, vorzugsweise in den Presssaft Jn der letzten Presse Pn vom Rang n oder in das in das von der Presse Pn-1 vom Rang n-1 abgegebene Raspelgut Rn-1 eingeführtem Wasser kann auch ein Antioxidationsmittel zugegeben werden, wie etwa Natriumbisulfit, um Oxidationen und die Entwicklung von Mikroben zu verhüten.

Der gewonnene Zuckersaft J1 erlaubt es, nach der klassischen Verdampfung und Kristallisation, einen Zucker der Qualität CEE Nr. 2 oder geringfügig niedrigerer Qualität, abhängig von der Qualität des Rohmaterials, im Fall eines Zuckerrübenraspelgutes zu erhalten. Im Fall eines Zichorieraspelgutes wird der erhaltene Klarsaft ggfs. dekoloriert, vorkonzentriert und dazu verwendet, aus ihm Zuckerverbindungen und Insulinabkömmlinge zu extrahieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile:

• – eine deutliche Verringerung der zur Reinigung der Säfte erforderlichen Investitionen und der für diese Reinigung erforderlichen Kalkmenge, was zum Wegfall eines CO₂-Ausstoßes in die Atmosphäre bei der Reinigung führt;
• – den Erhalt eines Zuckersaftes höherer Qualität als die Säfte klassischer Diffusion, weil die Extraktion durch Pressung bei niedrigerer Temperatur mit einer sehr verringerten Oxidation des Ausgangsmaterials erfolgt, sie verhindert, dass bestimmte Zucker in Lösung gehen, sie die Entwicklung von Mikroben beschränkt und eine wesentliche Verringerung der Färbung während der Extraktionsphase ergibt;
• – die Verwendung niedrigerer Temperaturen verbessert schließlich die Energiebilanz des Verfahrens,
• – das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für kleinere Zuckerfabriken geeignet, die bis zu 3000 Tonnen pro Tag Raspelgut aus Zuckerrüben oder Zichorie verarbeiten können.

In 2 ist eine Extraktionseinheit gemäß der Erfindung dargestellt, die eine Batterie von drei Doppelspindelpressen P1 , P2, P3 aufweist.

Das Rohraspelgut Ro wird in die erste Presse P1 über den vertikalen Schacht G1 eingegeben, wo es gepresst wird. Der Zuckersaft J1 wird von der Presse P1 über eine Leitung in ein Gefäß B1 geleitet und sodann von dem Gefäß B1 über eine eine Pumpe enthaltende Leitung 1b zu einem Separator S geführt, wo ein Klarsaft gewonnen wird, der zur Lagerung und Endverarbeitung über eine Leitung 1c zu einem (nicht dargestellten) Behälter geleitet wird. Die in dem Separator S von dem Saft J1 abgeschiedenen Schlämme werden ggfs. über eine Leitung 4 in das Rohrapselgut Ro recycelt.

Das von der ersten Presse P1 abgegebene, teilweise ausgepresste Raspelgut R1 wird über eine mit einem Fördermittel für das Raspelgut R1 versehene Leitung 2 in den Speiseschacht G2 der Presse P2 gefördert, wo das Raspelgut R1 von Neuem ausgepresst wird. Der in der Presse P2 extrahierte Saft J2 wird über eine Leitung 2a in ein Gefäß B2 und sodann von dem Gefäß B2 über eine eine Pumpe enthaltende Leitung 2b ggfs. über eine Heizvorrichtung H, um den Saft J2 auf eine Temperatur von 60° bis 80° C zu bringen, weitergeleitet um dem Rohraspelgut Ro zugemischt zu werden.

Das in der Presse 2 erzeugte, teilweise ausgepresste Raspelgut R2 wird über eine mit einem Fördermittel (Pumpe) versehene Leitung 3 in den Speiseschacht G3 der Presse P3 gefördert. Der in der Presse P3 extrahierte Saft J3 wird über eine Leitung 3a in ein Gefäß B3 geleitet und sodann von dem Gefäß B3 über eine Leitung 3b in die Leitung 2 geleitet, um dem von der Presse P1 abgegebenen und die Presse P2 speisenden Raspelgut R1 zugemischt zu werden. Das von der Presse P3 gegebene Raspelgut R3 wird bspw. über einen Bandförderer zu einem Lagerplatz gebracht.

Über eine Leitung 5 wird Wasser mit einer Temperatur von 60° in die Leitung 3 eingeleitet, um dem von der Presse P2 kommenden Raspelgut R2 zugemischt zu werden.

Über eine Leitung 6 wird Natriumbisulfit in das Gefäß P3 eingeleitet, um dem von der Presse 3 abgegebenen und in das Raspelgut R1 recycelten Saft J3 beigemischt zu werden.

Die beschriebene Anlage arbeitet mit den folgenden Betriebsbedingungen: Massendurchsatz von Rohraspelgut Ro 1400 Kg/Stunde Massendurchsatz J1 1660 Kg/Stunde Massendurchsatz R1 500 Kg/Stunde Massendurchsatz J2 730 Kg/Stunde Massendurchsatz R2 400 Kg/Stunde Massendurchsatz J3 630 Kg/Stunde Massendurchsatz R3 260 Kg/Stunde Massendurchsatz Wasser 500 Kg/Stunde Massendurchsatz Natriumbisulfit (3 gewichtsprozentige Lösung) 20 Kg/Stunde

• Mischtemperaturen in den Pressen: von 25° bis 40°C
• Reinheit des extrahierten Safts J1: 85,1
• Reinheit des gereinigten Saftes: 95%(1) Resultate erhalten nach klassischer Reinigung des extrahierten Saftes J1.
• Färbung des gereinigten Saftes: 800 Einheiten ICUMSA(1) Resultate erhalten nach klassischer Reinigung des extrahierten Saftes J1.
• Zuckergehalt des Rohraspelguts: 15 Gewichtsprozent
• Zuckergehalt von R3: 0,7 Gewichtsporzent