183063. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cukorgyári levek és szörpök alkalitásának stabilizálására
,r -183 063 A találmány tárgya eljárás cukorgyári levek és szörpök alkalitásának stabilizálására, amelynél a nyerslevet bepárlás előtt derítjük, legalább két lépésben szénsavazzuk és szűrjük, adott esetben melegítjük. Mint ismeretes a cukorgyári lényerés után az ún. nyersléből általában két lépésben végzett meszes derítéssel, az első szénsavazással, szűréssel, melegítéssel, majd a második szénsavazással és szűréssel kapják az ún. híglevet. A híglé 10-16 % szárazanyagtartalmú, enyhén lúgos kémhatású 8,5-9,5 pH-jú, 0,018-0,023 g CaO/100 ml alkalitású oldat, amelyben a szárazanyagtartalom 86- -93 %-a szacharóz és 7-14 %-a különböző szerves és szervetlen anyag, összefoglaló nevén „nemcukor”. A jelenlegi gyártástechnológia szerint a híglevet több, rendszerint négyfokozatú, egyenáramú, elvételes bepárló rendszerben sűrítik be a kristályosítás előkészítésére. A besűrítés során a híglé víztartalmának mintegy 75-80 %-át elpárologtatják, s ezáltal a szárazanyagtartalmú hígléből 60-70% szárazanyagtartalmú sűrűlevet állítanak elő. A bepárló egyes fokozataiból elvezetett páragőzökkel fedezik a technológia egyes lépéseihez szükséges hőigényt. A bepárló utolsó fokozatából eltávozó, mintegy 80-90 °C hőmérsékletű páragőzöket hőhasznosítás céljából melegítőn keresztül kondenzátorba vezetik. A híglevet a bepárlórendszer legmagasabb hőmérsékletű első fokozatába vezetik be, míg az ún. sűrűlevet a legalacsonyabb hőmérsékletű utolsó fokozatból vezetik el. A sűrűlevet a továbbiakban több lépésben kristályosítják és végeredményként fehér cukrot és melaszt nyernek. Savas kémhatású oldatokban a szacharóz a hőmérséklettől és a behatás időtartamától függő mértékben hidrölizál, amelynek során glükóz és fruktóz 1:1 arányú keverékére bomlik. A monoszacharidok részben tovább bomlanak, részben változatlanul a melaszba kerülnek. A hidrolízis mértékének megfelelő arányban mindenképpen csökken a kinyerhető fehér cukor mennyisége. A fentieken túlmenően savas kémhatású oldatokban jelentős korróziós károkkal kell számolni az általában szénacélból készült cukorgyári berendezésekben. E káros hatások elkerülésére a gyártástechnológia valamennyi fázisában biztosítani kell a cukoroldatok és szörpök lúgos kémhatását, és esetenként célszerű korrózióálló acélból készült bepárló csöveket alkalmazni. A híglé bepárlása és kristályosítása során a „nemcukor” anyagok összetételében bekövetkező változások folytán fokozatosan csökken a cukorlevek és szörpök alkalitása. Az ún. „tűnő alkalitás” esetén az alkalitáscsökkenés olyan mértékű, hogy a levek pH-ja 8,2 alá, vagyis a fenolftalein átcsapási pontnak megfelelő pH érték alá csökken, az előzőekben ismertetett káros hatások ugyanis e küszöbérték alatt lépnek fel jelentős mértékben. Amennyiben a levek alkalitása nem csökkenne folyamatosan, a nemcukrok fokozatos koncentrálódása miatt a bepárlási és kristályosítási műveletek során a lúgos kémhatást biztosító, térfogategységre vonatkoztatott alkalitás fokozatosan növekednék. Alkalitás csökkenés tehát csak akkor következik be, ha a koncentrálódás okozta alkalitás növekedés nem tudja ellensúlyozni a nemcukor összetétel változás révén bekövetkező alkalitás csökkenést. Az alkalitást csökkentő tényezők hatását ennek megfelelően olyan mértékben kell korlátozni, hogy a gyártástechnológia egyes fázisaiban változatlan maradjon a levek és szörpök térfogategységre vonatkoztatott alkalitása. ? A tűnő alkalitással járó veszélyek elhárítására a gyártástechnológia során rendszeresen ellenőrzik a levek és szörpök pH értékét, és a szükségletnek megfelelő menynyiségű szóda, vagy nátronlúg adagolással pótolják az 5 „eltűnő” alkalitást. A tűnő alkalitás ellen az eddigi gyakorlat szerint (ld. Ferdinand Schneider: Technologie des Zuckers, M&H. Schaper, Hannover, 1968. p. 313; az irodalmi hely szerint kizárólag úgy védekeznek, hogy a létisztítás meg- 1 o felelő fázisában az oldathoz szódát vagy nátronlúgot adagolnak. Ezzel a bepárlásra kerülő lé lúgosságát olyan mértékben megemelik, hogy az fedezze a bepárlás során fellépő alkalitás csökkenést. Ismeretes, hogy a Na+ ionok jelentős melaszképző ha- 15 tással bírnak. Egyenértéknyi mennyiségű nátrium mintegy 100-150 g többletcukrot juttat a melaszba. A gyakorlatban a répa minőségétől függően 1 to répára számítva 5 — 15 egyenérték alkalizáló szert adagolnak be a gyártástechnológia során, amivel répára számítva 20 0,05-0,20 %-kal növelik a melaszcukor mennyiségét. Közepes répaterméssel számolva az alkalizáló szerek adagolása miatt Magyarországon mintegy 400-1600 tonnával csökken évente a fehér cukor mennyisége. összegezve a tűnő alkalitás káros kihatásait alkalizáló 25 szer adagolás nélkül elkerülhetetlen a szacharóz hidrolízise és a berendezések korróziós károsodása, alkalizáló ■ szerek adagolása pedig növeli a melaszba kerülő cukor mennyiségét, vagyis mindkét esetben a fehér cukor nyeredék csökkenésével kell számolni. 30 Az alkalitás csökkenést ugyanis az eddigi ismeretek szerint döntően két okra vezették vissza, nevezetesen a bepárlás során képződő tejsav és pirollidonkarbonsav savanyító hatására, az előbbi az invertcukorbomlás, az utóbbi a glutaminátalakulás terméke. Ennek megfelelően 35 arra törekedtek, hogy az invertcukor elbontása és a glutamin átalakítása minél nagyobb mértékben megtörténjék a híglé optimális alkalitásának beállítása, vagyis a második szénsavazás előtt. Vizsgálataink során arra a felismerésre jutottunk, 40 hogy a glutamin átalakulás alkalitás csökkentő szerepét az eddigiekben hibásan ítélték meg és ennek megfelelően az eddigi, ezen hibás felismerésen alapuló technológiai módszerekkel nem is tudták az ismertetett káros mellékhatások nélkül megakadályozni az alkalitás csökkentését. 45 Ugyanis részletesen elemezve a glutamin átalakulási folyamatát, megállapítottuk, hogy a glutaminból első lépésben keletkező pirollidonkarbonsavammónia gyakorlatilag nem csökkenti a levek alkalitását. A glutamin okozta alkalitáscsökkenés akkor következik be, amikor a 50 II. szénsavazás utáni beállított alkalitású, mintegy 9 pH-jú híglé bepárlása során az ammónia, parciális nyomásának megfelelő arányban az elpárologtatott vízzel együtt eltávozik a rendszerből. A hagyományos technológiával üzemelő cukorgyárak- 55 ban ugyanis az alkalitás beállítására szolgáló második szénsavazás, és az ezt követő szűrés és melegítés után vezetik e híglevet a bepárló első fokozatába, ahol víztartalmának, mintegy 35-45 %-át távolítják el. Vizsgálataink szerint e módszernél a létisztítás során átalakított glu- 60 taminból felszabadult ammónia 80-95 %-a e fokozatban távozik. Eredményképpen általában már az első bepárlófokozatból kilépő lé alkalitása sem megfelelő és korrekcióra szorul. Téves tehát az az eddigi szemlélet, amely szerint a glu- 65 tamin okozta alkalitás csökkenés akkor mérsékelhető
