183277. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cukoriparban használatos ioncserélők regenerálására
1 183 277 2 A találmány tárgya eljárás cukoriparban használatos ioncserélők regenerálására lúgos vizes oldat segítségével. Bár az eljárást sokféle szorbens regenerálására alkalmazhatjuk sokféle területen, az eljárás különösen a cukor termelésének, izolálásának és visszanyerésének során használt ioncserélőknél, még pontosabban a cukorrépaiparban alkalmazható. A cukorrépa feldolgozása során a répát darabokra vágjuk és forró vízzel extraháljuk a cukortartalmat, ennek eredményeképpen sötét színű nyers cukoroldatot kapunk, amely 10-15 súly% cukrot tartalmaz. A nyers cukoroldatot mész hozzáadásával tisztítjuk, majd az oldékony kalcium-vegyületeket és a szennyeződéseket szén-dioxid fokozatos bevezetésével kalciumkarbonát formájában kicsapjuk. A szűrés után kapott híg lé 40 -150 mg/liter kalciumot tartalmaz (kalciumoxidra számítva). Ezt a kalciummennyíséget erősen savas Na+ formájú kationcserélőve] távolíthatjuk el. Ennek eredményeképpen nem ülepszenek le a kalciumvegyiiletek a bepárlóban, amikor a híg levet bepároljuk. A kalciummal töltött kationcserélőt, rendszerint nagy mennyiségű nátrium-klorid felesleggel regenerálják, például az abszorbeált kalcium mennyiségére számítva ötszörös mennyiségű NaCl-oldattal (ekvivalensekben kifejezve), és ez a regenerálási mód súlyos környezetvédelmi problémát is jelent. Az eljárás során fellépő másik probléma, hogy a regenerálandó oszlopot először vízzel cukormentesíteni kell, hogy a cukorveszteséget minimumra csökkentsük. Regenerálás után az oszlopot ismét mosni kell, majd fel kell édesíteni. Ezek a szükséges kezelések további vízfogyasztáshoz vezetnek, továbbá a híg levet felhígítják és ezért a bepárlási fázisokban megnő a hőfogyasztás. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása erősen savas kationcserélő regenerálására, amely eljárásban nincs további vízre szükség az eljárás egyik lépésében sem, továbbá a káros nátrium-klorid alkalmazása is kiküszöbölhető. A híg lé kalciummentesítése után a további ásványi anyagok is el távolíthatók, ha a levet egymás után Ef formában lévő erősen savas kationcserélővei, majd szabad bázis formájú gyengén bázikus anioncserélővei kezeljük, és így a nem cukor anyagok körülbelül 909?-át, különösen a kationokat és az anionokat eltávolítjuk a hig léből. Ez utóbbi kezelés következtében a koncentrált híg léből a cukor kikristályosítását gyorsabban és jobb termeléssel végezhetjük. A gyakorlatban a gyengén bázikus kimerült anioncserélő regenerálását nátrium-hidroxid vagy ammónia oldatával végzik. Ha ammóniát használnak, akkor nátrium-hidroxiddal még egyszer regenerálni kell, hogy megakadályozzák az anioncserélő kapacitásának csökkenését. A nátrium-hidroxid viszont snszonylag drága és az ammónia alkalmazása komoly szennyvízproblémát okoz. A találmány további célja tehát, hogy a gyengén bázikus anioncserélők regenerálásánál is kiküszöböljük a nátrium-hidroxid és az ammónia alkalmazását olyan regenerálószer alkalmazásával, amely viszonylag nem költséges és nem okoz szennyvízproblémát. Ahhoz hogy az invert cukorképződést megakadályozzuk a híg lé fokozatosan történő bepárlása során, a pH- értékének elég magasnak kell maradni. E célból például nátrium-hidroxidot lehet a lébe adni. Az alkálifémionok ilyen úton történő hozzáadása azonban a cukorkristálytermelés csökkenéséhez vezet. Az ilyen fémionok bevezetését úgy lehet elkerülni, hogy OH" formájú, általában Il-típusú erősen lúgos anioncserélőt alkalmazunk. A gyakorlatban az anioncserélő a regenerálást a viszonylag költséges nátrium-hidroxiddal végzik. E tekintetben is kevésbé költséges regenerálószert nyújt a jelen találmány. A cukorkristályok kinyerésénél a híg levet, amely lehet előkezelt vagy nem előkezelt, bepárlási lépéseknek vetjük alá és ily módon 65 súly% cukortartalmú sűrű levet kapunk. Ezt a sűrű levet általában háromszor kristályosítjuk egymás után. A cukorkristályok termelését az utolsó lépésben olcsó megoldással növelhetjük oly módon, hogy az egyértékű kationokat teljesen vagy ^észben kétértékű kationokkal helyettesítjük kationcseélő segítségével (Quentin-eljárás). Ebben az esetben a kimerült kationcserélők regenerálására a találmány szerinti eljárással olyan módszert kapunk, amelyben a szennyvízproblémát lecsökkentettük. Végül a kristályosítás utolsó fázisában az anyagot, nevezetesen a melaszt kapjuk, amelyből már nem lehet gazdaságosan kinyerni a cukorkristályt. A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy az ioncserélők regenerálására olyan regeneráló oldatot alkalmazunk, amely legalább 20 mekv/1 alkálifém-hidroxidot és/vagy legalább 20 atomsúlyú alkáliföldfém hidroxidját és legalább 1 súly/? mono- és/vagy diszacharidot tartalmaz. Alkálifém-hidroxidként rendszerint nátrium-hidroxidot és alkáliföldfém-hidroxidként az igen olcsó kalcium-hidroxidot alkalmazzuk. Utóbbi anyagot előnyösen úgy állítjuk elő, hogy mono- és/vagy diszacharid-oldathoz kalcium-oxidot adunk. A találmány szerint az alkálifém és/vagy alkáliföldfém legalább 20 mekv/1 mennyiségben van jelen, a maximális koncentrációt ahidroxidok oldékonysága határozza meg. Ez az oldékonyság például 10 ekv/1 lehet. Előnyös, hogy ha az oldat 1 litere 0,2-4 ekv, különösen 0,5-2 ekv alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-hidroxidot tartalmaz. A találmány szerint a regeneráló oldat legalább 1 súly% mono- és/vagy diszacharidot is tartalmaz, előnyösen 5 súly%-tól a szacharid oldékonysága által meghatározott mennyiségig terjedően. Megfelelő monoszacharidként a fruktózt vagy a glükózt említhetjük. Az alkalmas diszacharidok közé tartozik a laktóz, a maltóz, a cellobióz és különösen a szacharóz. A szacharózt természetesen különösen akkor alkalmazhatjuk előnyösen, ha a találmány szerinti eljárást a cukorrépaiparban használt ioncserélőkhöz alkalmazzuk. A vizes regeneráló oldat előnyösen 5—75 súlyf? szacharózt tartalmaz. A találmány szerinti eljárás azon a körülményen alapszik, hogy a legalább 20 atomsúlyú alkáliföldfémek hidroxidjai legalább 1 súly% monoszacharidot és/vagy diszacharidot tartalmazó vizes oldatban igen nagy oldékonyságot mutatnak. így az alkáliföldfém-hidroxidokat nagy menynyiségben tarthatjuk oldatban. Úgy véljük, hogy ez annak tulajdonítható, hogy oldékony komplex keletkezik alkáliföldfém-szacharát formájában. A találmány szerinti eljárás egyik kivitelezési módja szerint a kimerült kalciummal töltött kationcserélőt a híg lében oldott nátriumhidroxid segítségével regenerálhatjuk. A szacharóz jelenléte lehetővé teszi, hogy a kalcium-hidroxid kicsapódását megakadályozzuk. A találmány szerinti eljárás további foganatosítási módjaihoz tartozik, hogy például mind egy kimerült anioncserélőt, mind egy kimerült alkálifémionokkal töltött kationcserélőt egy olyan oldattal regenerálunk, amelyet kalcium-oxidnak híg melaszban 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
