201357. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cukorgyári sűrűlé kezelésére
1 HU 201357 A 2 A találmány tárgya a cukorgyári sűrűié részleges anioncserélös kezelésére szolgáló eljárással kristályosítás alapanyagéul szolgáló cukorgyéri tisztított levek minőségi paramétereinek a javítása. Ismeretes, hogy a cukorrépából nyert és meszes-szénsavas kezeléssel tisztított cukoroldat, az ún. higlé, szacharóz mellett - az összes szárazanyag 7-20%-át kitevő mennyiségű - egyéb anyagot, ún. nemcukrot is tartalmaz. A nemcukrok kálium, nátrium és kalcium különféle szervetlen- és szervessavakkal, ezeken belül elsősorban tej- és pirrolidonkarbonsavval, alkotott sói, amidok és aminosavak, kolloidok, pektinanyagok és a szacharóztól eltérő egyéb cukrok. A nemcukrok mennyisége széles határok között, összetétele viszonylag szerényebb mértékben, ingadozik. Az összetételben elsősorban a kalciumsók mennyisége ingadozik, a répa minőségétől, a feldolgozási technológiától és az alkalizálószer adagolás mértékétől függően. A cukorgyéri higléból besűrítéssel nyert sűrűié ioncserés tisztítására több módszer ismeretes, amlyek a sűrűié nemcukor anyagainak teljes mértékű eltávolításával folyékony cukrot állítanak elő. Ilyen eljárást ismertet - kissé eltérő foganatositási móddal - az Élelraezéstudományi és Élelmiszeripari Szakirodalmi Tájékoztató az 1988. évi 1. számának 96-97. oldalán és az 1988. évi 5. száménak 97. oldalén. Az említett irodalom szerint a folyékony cukor gyártástechnológiája sorén a nemcukrok eltávolítására kation-anioncserélő oszloppárokat, és az oszloppáron belül erősen savas kationcserélót és gyengén bázisos anioncserélőt alkalmaznak. Ennek megfelelően a sóbontó tulajdonságú kationcserélóvel eltávolítják az erős és gyenge bázisokat, majd a megsavanyodott, 1-2 pH értékű oldat szabad savtartalmát gyengén bázisos anioncserélón kötik meg. Ezeket a műveleteket többször megismételve és más tisztítási műveletekkel, például kevertágyas sótalanitással, adszorbens gyantákon vagy aktív szénen végzett szintelenítéssel kiegészítve, teljesen tiszta szacharóz oldatot nyernek, amelyet besűrítés és sterilezés után folyékony cukorként forgalmaznak. Ezek az eljárások a répafeldolgozási idénytől függetlenül alkalmazhatók. Hátrányuk, hogy bonyolultak, mert ioncserélő oszloppárokat alkalmaznak, és a nemcukrok eltávolítására az oszloppárokon a műveleteket többször megismétlik, továbbá költségesek, mert beruházást jelentő saválló berendezést igényelnek. Jellemzőjük még, hogy ezek az eljárások nem illeszkednek be a cukorrépát feldolgozó technológiai folyamatba, hanem a cukorrépa feldolgozási idény után a tartályokban tárolt sűrűiéből - tehát nem közvetlenül a cukorrépából - állítanak elő cukrot. A nemcukor anyagok mennyisége és minősége döntően befolyásolja a melaszba kerülő cukor mennyiségét és különböző módon hat a cukorgyári feldolgozási technológiára. A nemcukrok mennyiségének a növekedése bonyolultabbá és költségesebbé teszi a kristályosítási munkát. A nemcukrokon belül a kalciumsók mennyiségének a növekedése számos technológiai nehézséget okoz. így: Növeli a híglé bepárlása során a bepárlókészülékek forrcsövein képződő lerakodás mértékét és ezzel rontja a készülékek hóétbocsátását és gyakoribb bepérló tisztítást tesz szükségessé. A lerakódás főtömegében kalciumkarbonát, -oxalát és -citrát. Növeli a bepárlás és kristályosítás során fellépő ún. .tűnőalkalitás * mértékét, vagyis csökkenti a cukorlevek kívánatos pH-ját, ami a berendezések korróziós károsodásához és a szacharóz inverziójához vezethet. A cukorgyári levek alkalitását ugyanis a bennük lévő karbonát ionok mennyisége határozza meg. A karbonát ionok mennyisége - a CaC03 oldhatósági szorzatának az állandósága mellett csökken a kalcium koncentráció emelkedésével. A nagyobb kalcium koncentrációhoz tartozó alacsonyabb karbonát koncentráció kisebb mértékben tudja fedezni az amino vegyületek dezamidálódása és a szacharóz savas bomlástermékei okozta savanyodást. E káros hatások csökkentésére célszerű csökkenteni a levek kalcium tartalmát. A kalcium koncentráció csökkentésére szolgáló eljárást ismertet a 167580 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás. Ezen eljárás szerint a higlé egy részletét, 5-55%-át, erősen bázisos anioncserélőre vezetik, a lé aniontartalmát hidroxil ionokra kicserélik, majd a lecsökkentett aniontartalmú levet az I. szűrtlébe visszavezetve és azzal együtt szénsavazva majd szűrve, a II. szén6avazás sorén az ioncserélőn eltávolított anionokkal egyenértékű mennyiségű többlet CaCÜ3 válik ki, amelyet a szénsavazott lé szűrése során eltávolítanak az oldatból. Az eljárás a nemcukor eltávolításnak megfelelő mértékben csökkenti a melaszba kerülő cukor mennyiségét és a mészsótartalom csökkentésének megfelelő mértékben csökkenti a már említett technológiai nehézségeket. Az eljárásnak nagyüzemi magvalósításánál a várt pozitív hatások mellett - az alábbi hátrányos jelenségek léptek fel: A meszes-szénsavas létisztítás során nyert, kb. 90 °C hőmérsékletű híglé - a technológiai lépésekből adódóan - CaC03- -ra nézve telített oldat. Az ioncserét megelőzően a higlevet - az alkalmazott ioncserélő gyanta hőmérséklet-tűrése által megszabott határig 40 °C-ig le kell hűteni. A hűtés során az oldatban CaC03 kiválás következik be, a csapadék lerakódik a hűtőberendezés hóátadó felületére, lerontva ezzel a hőátadás mértékét. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
