VERFAHREN ZUR REDUKTION DES ZUCKERVERLUSTES BEI DER ABTRENNUNG EINES KOAGULATS AUS VORKALKUNGSSAFT UND ZUR EINDICKUNG DES KOAGULATS, VERWENDUNG EINER DEKANTERZENTRIFUGE,

EIWEISSHALTEGE FRAKTION UND ZUCKERRÜBEN-VORKALKUNGSSAFT

5 Die vorliegende Erfindung betrifft die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines optimalen klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes, wobei der klare Zuckerrüben-Vorkalkungssaft einen erheblich reduzierten Feststoffanteil aufweist, und zur verbesserten Abtrennung des aus dem Vorkalkungssaft abgetrennten Koagulats.

Herkömmlicherweise wird Zucker aus Rüben gewonnen, indem die geernteten Rüben zunächst0 gereinigt werden, wobei sie von einem Großteil der noch anhaftenden Erde sowie von Blattresten befreit werden. Nach Passieren einer Wäsche werden die Rüben durch Schneidemaschinen zu Schnitzeln gehobelt. Aus den Schnitzeln erfolgt die Zuckergewinnung durch Gegenstromextraktion unter Verwendung von heißem, leicht angesäuertem Wasser. Durch das Ansäuern der Extraktionsflüssigkeit werden die Filtration des Zuckerrüben-Rohsaftes sowie5 die Abpressbarkeit der extrahierten Schnitzel begünstigt. Der bei der Extraktion gewonnene Zuckerrüben-Rohsaft wird anschließend einer Extraktreinigung zugeführt. Üblicherweise erfolgt die Extraktreinigung mit Hilfe der sogenannten Kalk-Kohlensäure-Extraktreinigung in Form einer Vorkalkung und Hauptkalkung sowie einer ersten und zweiten Carbonatation und der Abtrennung des Niederschlages nach der ersten und zweiten Carbonatation. Die0 Extraktreinigung hat die Aufgabe, die im Zuckerrüben-Rohsaft enthaltenen Nicht- Saccharosestoffe, insbesondere hochmolekulare Stoffe, weitestgehend zu entfernen. Die zu entfernenden Nicht-Saccharosestoffe sollen dabei möglichst nicht abgebaut werden, sodass keine zusätzlichen niedermolekulare Stoffe in den Extrakt oder Zuckerrüben-Rohsaft gelangen.

In der Vorkalkung wird der Zuckerrüben-Rohsaft unter schonenden Bedingungen schrittweise5 durch Zugabe von Kalkmilch alkalisiert. Die Vorkalkung erfolgt unter Zugabe definierter Mengen an Calciumhydroxid (Kalkmilch). In Folge der Alkalisierung des Zuckerrüben- Rohsaftes kommt es zu einer Neutralisierung der im Extrakt vorhandenen organischen und anorganischen Säuren sowie zu Ausfällungsreaktionen der Anionen, die mit Calcium unlösliche oder schwerlösliche Salze bilden. So werden beispielsweise Phosphat, Oxalat, Citrat und Sulfat0 weitestgehend abgeschieden. Darüber hinaus koagulieren kolloidal gelöste Nicht- Saccharosestoffe und werden ausgefällt. Die Ausfällung einzelner Inhalts Stoffe, beispielsweise von Anionen wie Oxalat, Phosphat, Citrat, Sulfat oder von Kolloiden wie Pektin und Eiweißstoffen, erfolgt innerhalb bestimmter pH-Bereiche. Innerhalb dieser pH-Bereiche findet gleichzeitig eine Verdichtung des Niederschlages statt. Durch die Zugabe von Kalkmilch während der Vorkalkung kommt es auch zu einer Koagulation von Proteinen. Aufgrund dieses Proteingehalts werden die vorgenannten abgetrennten Nicht-Saccharosestoffe auch als eiweißhaltige Fraktion aus Zuckerrüben-Rohsaft bezeichnet.

Die Aufgabe der anschließend durchgeführten Hauptkalkung durch Zugabe von Kalkmilch besteht insbesondere im chemischen Abbau von Invertzucker und Säureamiden, der andernfalls im Bereich der Safteindickung unter Bildung von Säuren ablaufen würde. Die in der Hauptkalkung zugesetzte Kalkmilch spielt auch bei der ersten und zweiten Carbonatation eine große Rolle. Durch Umsetzung von Calciumcarbonat wird ein starkes Absorptionsmittel für eine Reihe löslicher Nicht-Saccharosestoffe und auch ein geeignetes Filterhilfsmittel bereitgestellt. Die im Hauptkalkungsprozess nicht verbrauchte Kalkmilch wird durch Einleiten von Kohlendioxid als Carbonatationsgas in den beiden Carbonatations schritten zu Calciumcarbonat umgesetzt. Die Carbonatation erfolgt in zwei Stufen. Bei der ersten Carbonatation werden die ausgefällten und ausgeflockten Nicht-Saccharosestoffe und ein Teil der im Zuckerrüben-Rohsaft enthaltenden Farbstoffe absorptiv an das gebildete Calciumcarbonat gebunden. Der in der ersten Carbonatation erhaltene sogenannte erste Schlammsaft wird filtriert oder über Dekanteure geleitet und dabei zu Schlammsaftkonzentrat eingedickt. In der anschließenden zweiten Carbonatation entsteht der sogenannte zweite Schlammsaft, welcher ebenfalls filtriert und dabei eingedickt wird. Die in der ersten und zweiten Carbonatation aufkonzentrierten Calciumcarbonat-Schlämme (Schlammsaftkonzentrat) werden üblicherweise vereinigt und abgepresst. Dabei entsteht der sogenannte Carbokalk. Dieser Carbokalk ist ein lagerfähiges Produkt mit einem Trockensubstanzgehalt von mehr als 70 %. Der in der Extraktreinigung gereinigte Zuckerrüben- Vorkalkungssaft wird weiterbehandelt und Weißzucker erhalten.

Ein erheblicher Nachteil der herkömmlichen Kalk-Kohlensäure-Extraktreinigung besteht insbesondere darin, dass nur ein relativ geringer Reinigungseffekt erreicht wird, da nur maximal 40 % aller Nicht-Saccharosestoffe aus Zuckerrüben-Rohsaft entfernt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Verfahren sehr große Mengen von Kalkmilch erfordert. Die Herstellung der in Kalk-Kohlensäure-Extraktreinigungsverfahren verwendeten Kalkmilch und die Beseitigung des bei der Brandkalk-Herstellung entstehenden Abfalls sind jedoch relativ teuer. Auch sind die Kohlendioxid- Emissionen aus Kalkofen und Saftreinigungsanlagen sehr hoch. Darüber hinaus lässt sich der beim Kalk-Kohlendioxid-Extraktreinigungsverfahren anfallende Carbokalk, der aus Kalk und abgetrennten Saft- Verunreinigungen besteht, lediglich als Düngemittel einsetzen. Aus EP 1 682 683 A ist ein Verfahren zur Extraktreinigung von Zuckerrüben-Rohsaft bekannt, umfassend die folgenden Verfahrens schritte, nämlich die Vorkalkung des Zuckerrüben- Rohsaftes durch Zugabe von Kalkmilch zur Koagulation von Nicht-Saccharosestoffen, also der eiweißhaltigen Fraktion, Zugabe mindestens eines Flockungshilfsmittels, Abtrennung des Koagulats von Vorkalkung ssaft unter Verwendung mindestens einer ersten Abtrennvorrichtung unter Erhalt eines klaren Vorkalkungssaftes, Hauptkalkung des nach Abtrennung des Koagulats erhaltenen klaren Vorkalkungssaftes durch Zugabe von Kalkmilch, und Durchführung einer ersten und gegebenenfalls zweiten Carbonatation.

Bekannt ist es aus Fasol, Zuckerindustrie 135, 2010 (5, 228-294) Dekanterzentrifugen mit unterschiedlichen Austragswinkeln einzusetzen, um die erhaltenen Koagulate einzudicken und sie für die anschließende Zugabe zu Pressschnitzeln und zur Trocknung vorzubereiten.

Nachteilig bei diesen Verfahren ist jedoch der vergleichsweise hohe Zuckerverlust, also der vergleichsweise hohe Anteil an Zucker in abgetrenntem Koagulat und ein unerwünscht hoher Feststoffanteil im erhaltenen klaren Vorkalkung ssaft, beide Phänomene letztendlich resultierend aus einer nach wie vor verbesserungsfähigen Trennung eines möglichst mit einem hohen Zuckergehalt ausgestatteten klaren Vorkalkungssaftes vom Koagulat. Als nachteilig erwies sich darüber hinaus, dass die gemäß Fasol eingesetzten Dekanterzentrifugen unter bestimmten Bedingungen zwar stabiler als andere Konfigurationen liefen, nach wie vor jedoch kein kontinuierlicher Betrieb aufgrund unterschiedlicher Viskositäten der abzutrennenden Feststofffraktion möglich war. Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes und einer eiweißhaltigen Fraktion aus Zuckerrüben-Rohsaft sowie mit diesem Verfahren hergestellte Produkte bereitzustellen, mit dem die vorgenannten Nachteile überwunden werden, insbesondere ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen verlässlich und präzise das Koagulat aus dem vorgekalkten Zuckerrüben-Rohsaft abgetrennt, geringere Mengen an Zucker während der Abtrennung verloren gehen und dadurch ein besonders klarer Zuckerrüben-Vorkalkungssaft erhalten wird. Ebenso soll das erfindungsgemäße Verfahren zu einer kontinuierlichen Betriebsweise in der Lage sein.

Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem durch die Bereitstellung der Lehre insbesondere der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere löst die vorliegende Erfindung das ihr zugrundeliegende technische Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes und einer eiweißhaltigen Fraktion, umfassend die Verfahrensschritte a) Bereitstellen eines Zuckerrüben- Rohsaftes, b) Vorkalkung des in Verfahrensschritt a) bereitgestellten Zuckerrüben-Rohsaftes zum Erhalt eines Vorkalkungssaftes unter Ausbildung eines sich im erhaltenen Vorkalkungssaft bildenden Koagulats aus Nicht-Saccharosestoffen, c) Einstellung eines Feststoffanteils von 15 - 25 Vol.- % (bezogen auf das Gesamtvolumen des in Verfahrensschritt b) bereitgestellten Vorkalkung ssafts) im Vorkalkungssaft, d) Abtrennung des Koagulats aus dem in Verfahrens schritt c) erhaltenen Vorkalkungssaft mit einem Feststoffanteil von 15 - 25 Vol.- % unter Verwendung mindestens einer Dekanterzentrifuge, umfassend eine motorisch angetriebene, umlaufende Zentrifugentrommel mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt, wobei der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnitts 6° bis 10° beträgt und eine in die Zentrifugentrommel drehbar gelagerte Extruderschnecke und e) Erhalt des klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes und einer eiweißhaltigen Fraktion. Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem auch durch die Bereitstellung eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes und einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, vorzugsweise anschließend eingedickten, eiweißhaltigen Fraktion.

Die Erfindung sieht daher in vorteilhafter und überraschender Weise ein Verfahren vor, in dem in einem ersten Verfahrensschritt a) ein Zuckerrüben-Rohsaft, zum Beispiel mittels Extraktion, insbesondere Gegenstromextraktion aus vorzugsweise Zuckerrüben, insbesondere Zuckerrübenschnitzeln, bereitgestellt wird und in einem weiteren Verfahrens schritt b) die Vorkalkung dieses Zuckerrüben-Rohsaftes durchgeführt wird, wodurch ein Vorkalkungssaft entsteht, in welchem ein Koagulat aus Nicht-Saccharosestoffen gebildet wird. Der Feststoffanteil des Vorkalkungssaftes ist erfindungs gemäß in Verfahrensschritt c) auf 15 bis 25 Vol.- % (bezogen auf Gesamtvolumen des in Verfahrensschritt b) eingesetzten Vorkalkungssaftes) einzustellen. Die Erfindung sieht in einem nächsten Verfahrens schritt d) vor, das Koagulat aus dem so erhaltenen Vorkalkungssaft mit mindestens einer Dekanterzentrifuge von einem so erhaltenen klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaft abzutrennen. Die erfindungs gemäß eingesetzte Dekanterzentrifuge umfasst eine motorisch angetriebene, umlaufende Zentrifugentrommel mit mindestens einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt, wobei der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnittes 6° bis 10° beträgt, sowie eine in die Zentrifugentrommel drehbar gelagerte Extruderschnecke. In einem darauffolgenden Verfahrens schritt e) werden ein klarer Zuckerrüben- Vorkalkungssaft und ein Koagulat in Form einer eiweißhaltigen Fraktion erhalten.

Erfindungsgemäß vorgesehen ist in der bereitgestellten Verfahrensweise die Verwendung mindestens einer Dekanterzentrifuge, welche mindestens eine motorisch angetriebene umlaufende Zentrifugentrommel mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt umfasst, wobei der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnittes 6° bis 10° beträgt und eine in der Zentrifugentrommel drehbar gelagerte Extruderschnecke, zur Abtrennung einer eiweißhaltigen Fraktion aus einem, einen Feststoffanteil von 15 bis 25 Vol.- % (bezogen auf Gesamtvolumen des in Verfahrens schritt b) eingesetzten Vorkalkungssaftes) aufweisenden, Vorkalkungssaft. Der so erhaltene klare Zuckerrüben- Vorkalkungssaft weist einen geringeren Feststoffanteil und zwar im Vergleich zu einer Verfahrensweise unter Verwendung eines Zuckerrüben-Rohsaftes identischer Zusammensetzung und Volumen bei einem anderen Austragswinkel, insbesondere von 5° und/oder einem anderen Feststoffanteil im Vorkalkungssaft, insbesondere 10 Vol.- %. Die so erhaltene eiweißhaltige Fraktion weist einen erhöhten Feststoffanteil, eine geringere pro Zeiteinheit erhaltene Zuckermenge (entspricht einem reduzierten Zuckerverlust im klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaft) und eine erhöhte pro Zeiteinheit erhaltene Feststoffmenge auf, und zwar im Vergleich zu einer Verfahrensweise unter Verwendung eines Zuckerrüben- Rohsaftes identischer Zusammensetzung und Volumen bei einem anderen Austragswinkel, insbesondere von 5° und/oder einem anderen Feststoffanteil im Vorkalkungssaft, insbesondere 10 Vol.- %.

Die erfindungs gemäße Verfahrensweise führt in überraschender Weise zu einem deutlich gegenüber dem Stand der Technik verbessertem, das heißt reduzierten, Feststoffanteil im nach der Abtrennung des Koagulats erhaltenen klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft, das heißt des Klarlaufs, durch Abtrennung des Koagulats bei gleichzeitig erhaltener erhöhter Feststoffmenge pro Zeiteinheit und Feststoffanteil sowie geringerer Zuckermenge der eiweißhaltigen Fraktion. Insbesondere scheint, ohne an die Theorie gebunden zu sein, im erfindungs gemäß bereitgestellten Verfahren auch die spezielle Kombination des erfindungs gemäß vorgesehenen Austragswinkels, das heißt des Winkels zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnitts, mit dem erfindungsgemäß eingesetzten spezifischen Feststoff anteil im für die Abtrennung des Koagulats eingesetzten Vorkalkungssaft zu einem deutlich verringerten Zuckerverlust und einem überraschend geringen Feststoffanteil im Klarlauf zu führen. Insbesondere scheint auch die erfindungs gemäße Kombination aus Austragswinkel und spezifisch eingesetzten Feststoffanteil in überraschender Weise gleichzeitig zu einem erhöhten Feststoffaustrag mit geringerer Zuckermenge sowie erhöhter Feststoffmenge und Feststoff anteil der eiweißhaltigen Fraktion zu führen.

In bevorzugter Ausführungsform wird in Verfahrens schritt b) eine Vorkalkung durch Zugabe von Kalkmilch zum Zuckerrüben-Rohsaft durchgeführt, insbesondere bis zu einer Alkalität von 0,1 bis 0,3 g CaO/100 ml Zuckerrüben-Rohsaft. Insbesondere wird eine Anhebung des pH- Wertes auf 10 bis 12, insbesondere 10,5 bis 12, insbesondere 10,5 bis 11,5, insbesondere 11 vorgenommen.

Gemäß der Erfindung ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, dass nach der Vorkalkung und vor dem Abtrennen des gebildeten Koagulats in einem Verfahrensschritt bl) dem Vorkalkungssaft mindestens ein Flockungshilfsmittel zugesetzt wird, zum Beispiel ein polyanionisches Flockungsmittel, zum Beispiel Copolymer, zum Beispiel ein Copolymer aus Acrylamid und Natriumacrylat, insbesondere mit einer Molmasse von etwa 5 Millionen bis 22 Millionen, vorzugsweise bis zu einer Konzentration von 1 bis 8 ppm.

In besonders bevorzugter Ausführungsform wird in Verfahrens schritt c) ein Feststoff anteil von bevorzugt 17 bis 23 Vol.-%, insbesondere 18 bis 22 Vol.-%, insbesondere 20 Vol.-% eingestellt.

In besonders bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Feststoffanteil des in Verfahrens schritt d) einzusetzenden Vorkalkungssaftes in Verfahrensschritt c) mittels mindestens einer Abtrennvorrichtung, insbesondere ein Dekanter, zum Beispiel eines dynamischen oder statischen Dekanters, zum Beispiel eine Ab setz Vorrichtung, eingestellt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnitts der Zentrifugentrommel der mindestens einen Dekanterzentrifuge in Verfahrens schritt d) und/oder f), hier auch als„Austragswinkel" oder„Austragswinkel der Trommel" verstanden, 6 bis 10°, bevorzugt 8 bis 10°, bevorzugt 8° beträgt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Teil des in Verfahrens schritt e) erhaltenen klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes mit Vorkalkungssaft aus Verfahrens schritt b) gemischt wird. In Verfahrens schritt c) wird anschließend der Feststoff anteil eingestellt und anschließend in Verfahrensschritt d) das Koagulat abgetrennt.

In besonders bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Verfahrens schritt f) die in Verfahrens schritt e) erhaltene eiweißhaltige Fraktion eingedickt, das heißt konzentriert, wird, insbesondere nach vorherigem Verdünnen der in Verfahrens schritt e) erhaltenen eiweißhaltigen Fraktion auf einen Feststoff anteil der eiweißhaltigen Fraktion von 15 bis 25 Vol.-%, insbesondere 20 Vol.-%. Insbesondere und vorzugsweise wird Verfahrens schritt f) unter Verwendung mindestens einer weiteren Dekanterzentrifuge durchgeführt. In besonderer Ausführungsform umfasst diese weitere Dekanterzentrifuge eine motorisch angetriebene, umlaufende Zentrifugentrommel mit mindestens einem zylindrischen Abschnitt und mindestens einem konischen Abschnitt, wobei der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnitts 6 bis 10°, vorzugsweise 8 bis 10°, bevorzugt 8° beträgt und mindestens eine in der Zentrifugentrommel drehbar gelagerte Extruderschnecke vorliegt. In besonders bevorzugter Ausführungsform wird zur Konzentrierung der in Verfahrensschritt e) erhaltenen eiweißhaltigen Fraktion mit der vorgenannten mindestens einen weiteren Dekanterzentrifuge diese mindestens eine Dekanterzentrifuge mit höchstens 50 % des zulässigen maximalen Drehmoments betrieben.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise sieht die Abfolge der Verfahrensschritte a) bis e), optional auch den Verfahrens schritt f), vor, in besonders bevorzugter Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Verfahren aus den Verfahrensschritten a) bis e), insbesondere a) bis f), das heißt zwischen den Verfahrens schritten a) bis e), insbesondere zwischen den Verfahrens schritten a) bis f), finden keine weiteren Verfahrensschritte statt. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgesehen, in dem die Verfahrens schritte a) bis e), insbesondere a) bis f), in genau der angegebenen Reihenfolge a), b), c), d), e) oder a), b), c), d), e), f) durchgeführt werden. Erfindung s gemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Verfahrens schritte gleichzeitig, zeitlich überlappend oder hintereinander durchgeführt werden. Insbesondere die Verfahrensschritte b) und c) sowie die Verfahrens schritte d) und e) können gleichzeitig miteinander oder zeitlich teilweise überlappend durchgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt auch eine eiweißhaltige Fraktion herstellbar, insbesondere hergestellt, nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren bereit. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft herstellbar, insbesondere hergestellt, nach einem der erfindungs gemäßen Verfahren bereit.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Dekanterzentrifuge, umfassend eine motorisch angetriebene umlaufende Zentrifugentrommel mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt, wobei der Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnittes 6° bis 10° beträgt, und eine in der Zentrifugentrommel drehbare gelagerte Extruderschnecke, zum Erhalt eines klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes und einer eiweißhaltigen Fraktion.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter„Zuckerrüben-Rohsaft" der Saft, also das wässrige zuckerhaltige Medium, verstanden, der aus Zuckerrüben zum Beispiel aus Rübenschnitzeln, mittels Extraktions- oder Pressverfahren erhalten werden kann, insbesondere extrahiert wird, zum Beispiel durch thermische Extraktionsverfahren wie Gegenstromextraktion bei zum Beispiel 65 bis 75° C im sogenannten Diffusionsverfahren, durch Elektroporation gestützte Extraktionsverfahren oder Pressverfahren. Dieser zuckerreiche Zuckerrüben-Rohsaft enthält neben Zucker (Saccharose) noch verschiedene organische und anorganische Bestandteile der Rübe, die als Nicht-Saccharosestoffe bezeichnet werden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem„klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaft" der Saft, also das wässrige zuckerhaltige Medium verstanden, welcher nach Abtrennung der eiweißhaltigen Fraktion als Klarlauf erhalten wird. Dieser kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass er in bevorzugter Ausführungsform erfindungs gemäß einen geringen Feststoffanteil (in Vol.- %), das heißt einen Feststoffanteil von kleiner oder gleich 12 Vol.-%, aufweist. Erfindungsgemäß wird in bevorzugter Ausführungsform ein Feststoffanteil im klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft von 1 - 12 Vol.- %, insbesondere 1 - 10 Vol.- %, insbesondere 1 - 6 Vol.- %, insbesondere 2 - 12 Vol.- %, insbesondere 2 - 10 Vol.- %, insbesondere 2 - 6 Vol.- %, insbesondere 4 - 12 Vol.- %, insbesondere 4 - 10 Vol.- %, insbesondere 4 - 6 Vol.- % erreicht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden unter den im Zuckerrüben-Rohsaft enthaltenen „Nicht-Saccharosestoffen" hochmolekulare Substanzen wie Eiweißstoffe, Polysaccharide und Zellwandbestandteile sowie niedrigmolekulare Verbindungen, wie anorganische oder organische Säuren, Aminosäuren und mineralische Stoffe verstanden. Bei den Zellwandbestandteilen handelt es sich insbesondere um Pektine, Lignin, Cellulose und Hemicellulose. Diese Stoffe liegen ebenso wie die Eiweißstoffe, zu denen neben Proteinen insbesondere Nukleoproteine oder Glykoproteine gehören, als hydrophile Makromoleküle in kolloidal-disperser Form vor. Bei den organischen Säuren handelt es sich beispielsweise um Laktate, Citrate, Pektinsäure oder Oxalate. Bei den anorganischen Säuren handelt es sich insbesondere um Sulfate oder Phosphate.

Unter einer„Vorkalkung" wird die Zugabe von Kalkmilch zu Zuckerrüben-Rohsaft verstanden, insbesondere bis zu einer Alkalität von etwa 0,1 bis 0,3 g CaO/100 ml Zuckerrüben-Rohsaft. Bei der Vorkalkung wird der Zuckerrüben-Rohsaft unter schonenden Bedingungen alkalisiert, wobei der pH- Wert des Zuckerrüben-Rohsaftes von etwa 6 auf etwa 11,5 angehoben wird. Die Vorkalkung dient zur Ausflockung von Nicht-Saccharosestoffen, wie Pektin und Proteinen sowie zur Ausfällung schwer löslicher Calciumsalze.

Unter„Kalkmilch" wird erfindungs gemäß insbesondere Calciumhydroxid verstanden, das bei der stark exothermen Reaktion von gebranntem Kalk (Calciumoxid) mit Wasser gebildet und bei der Vorkalkung und Hauptkalkung als Kalkungsmittel eingesetzt wird. Die Zugabe von Kalkmilch zum Zuckerrüben-Rohsaft in der Vorkalkung bewirkt die Fällung oder Koagulation von Nicht-Saccharosestoffen in Form eines Koagulats.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden die in Verfahrens schritt b) durch Vorkalkung und gegebenenfalls Zugabe von Flockungshilfsmittel in Form eines Koagulats abgetrennten Nicht-Saccharosestoffe des Zuckerrüben-Rohsaftes als „eiweißhaltige Fraktion" oder „Kolloidfraktion" bezeichnet. Diese ist alkalisch, aufgrund ihrer organischen Natur verderblich und thixotrop. Sie verhält sich wie ein nicht-newtonsches Fluid, insbesondere wird die Viskosität bei Scherbeanspruchung geringer und nach der Beanspruchung liegt wieder die Ausgangsviskosität vor.

Erfindungsgemäß werden unter einem „Koagulat" die aufgrund eines Flockungsprozesses gebildeten Zusammenballungen der im Zuckerrüben-Rohsaft vorhandenen Nicht- Saccharosestoffe verstanden. Das Koagulat umfasst insbesondere die unlöslichen oder schwerlöslichen Salze, die sich durch Reaktionen der Anionen von organischen oder anorganischen Säuren mit Calcium bilden und die ausgeführten hochmolekularen Zuckerrüben- Rohsaft-Bestandteile, insbesondere mit hydrophilen Charakter, wie Eiweißstoffe, Polysaccharide und Zellwandbestandteile, die normalerweise im Zuckerrüben-Rohsaft kolloidal-dispers verteilt sind. Insbesondere liegen im Koagulat und damit in der eiweißhaltigen Fraktion Anionen wie Oxalat, Citrat, Phosphat, Sulfat und Pektinsäure ebenso wie Kolloide, insbesondere Pektin, Proteine, Cellulose und Hemicellulose vor. Der Flockungsprozess wird in eine Flokkulation, bei der die Aggregation durch Absorption brückenbildender Polymere erfolgt, und eine Koagulation, bei der die Aggregation durch Abbau beziehungsweise Reduzierung von Abstoßungskräften erfolgt, unterteilt. Die Flockungsgeschwindigkeit ist von der Temperatur, dem pH-Wert und der Art der Zugabe der Kalkmilch abhängig. Die Ausfällung einzelner Saftinhaltsstoffe, beispielsweise Anionen wie Oxalat, Phosphat, Citrat und Sulfat sowie Kolloiden wie Pektin und Eiweiß, erfolgt in bestimmten pH-Bereichen, wobei innerhalb dieser pH-Bereiche eine Verdichtung des Niederschlages stattfindet. Der pH- Wert, bei dem eine Maximalmenge an Kolloiden ausgeflockt wird und die Fällung unlöslicher Kalksalze nahezu vollständig ist, wird als optimaler Flockung spunkt der Vorkalkung bezeichnet. Erfolgt die Ausfällung am optimalen Flockung spunkt, kommt es zu einer einheitlichen stabilen Ausflockung kolloidal disperser, hochmolekularer Saftbestandteile.

Die Fällung und Koagulation von Pektinen und Proteinen erfordert eine bestimmte temperaturabhängige Verweilzeit. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorkalkung als kalte oder als warme Vorkalkung durchgeführt werden kann. Vorzugsweise wird die kalte Vorkalkung bei einer Vorkalkungstemperatur von etwa 38 bis 40° C durchgeführt. Erfindungsgemäß bevorzugt besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Zugabe der Kalkmilch zum Zuckerrüben-Rohsaft als warme Vorkalkung bei einer Temperatur des Zuckerrüben- Rohsaftes von 55 bis 75° C durchzuführen. Die Zugabe von Kalkmilch zur Vorkalkung des Zuckerrüben-Rohsaftes erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt als progressive Vorkalkung. Unter einer progressiven Vorkalkung wird eine allmähliche Steigerung der Alkalität beziehungsweise des pH-Wertes des Zuckerrüben-Rohsaftes vorzugsweise durch langsamen Zulauf der Kalkmilch oder durch kleine unterbrochene Kalkmilch-Einzelzugaben verstanden, wobei insbesondere das pH-Optimum langsam durchlaufen wird.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, dass die progressive Alkalisierung des Zuckerrüben- Rohsaftes während der Vorkalkung im Gegenstrom durch einen bereits alkalisierten Zuckerrüben-Rohsaft, beispielsweise mittels des Schlammsaftkonzentrats aus den Carbonatations stufen, erfolgen kann. Die progressive Alkalisierung im Gegenstrom bedeutet, dass der zugeführte Saft höherer Alkalität so schnell wie möglich mit einem Saft niedrigerer Alkalität vermischt wird, ohne dass sich innerhalb der Mischzone unterschiedliche Alkalitätsgradienten aufbauen können.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Verfahrens schritt e) die in Verfahrensschritt d) vom Vorkalkungssaft abgetrennte eiweißhaltige Fraktion erhalten wird, vorzugsweise nach Sammeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist erfindungs gemäß vorgesehen, dass die in Verfahrens schritt e) erhaltene eiweißhaltige Fraktion durch den Einsatz einer weiteren erfindungsgemäßen Dekanterzentrifuge, bevorzugt wie in Verfahrens schritt d) verwendet, in einem optionalen Verfahrens schritt f) eingedickt wird. Erfindungs gemäß wird unter dieser „Eindickung" die Eindickung der eiweißhaltigen Fraktion auf einen bevorzugten Feststoffanteil von 35 bis 50 %, bevorzugt 38 bis 45 %, bevorzugt 45 % verstanden (Feststoffanteile in der eiweißhaltigen Fraktion werden in der vorliegenden Lehre, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung bezogen).

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem „Feststoffanteil" des Vorkalkungssaftes der Anteil, vorzugsweise in Vol.- %, des Vorkalkungssaftes verstanden, der nach Zentrifugation, insbesondere bei 4000 U/min und 10 min, und Entfernung des Überstandes erhalten wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem „Feststoffanteil" der eiweißhaltigen Fraktion der Anteil, vorzugsweise in Gew.- %, der eiweißhaltigen Fraktion verstanden, der nach Entfernen von Wasser, zum Beispiel durch Trocknung, erhalten wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der „Feststoffmenge" der eiweißhaltigen Fraktion die in Verfahrens schritt e) erfindungsgemäß erhaltene Masse der eiweißhaltigen Fraktion pro Zeiteinheit, vorzugsweise in Kilogramm je Stunde, verstanden. Die Feststoffmenge wird nach Bestimmung der Dichte der eiweißhaltigen Fraktion aus dem gemessen Volumen pro Zeiteinheit der eiweißhaltigen Fraktion errechnet.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem„Feststoffanteil" im klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaft der Anteil des klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssafts verstanden, der nach Zentrifugation, insbesondere bei 4000 U/min und 10 min, und Entfernung des Überstandes erhalten wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der „Zuckermenge" der eiweißhaltigen Fraktion die Masse an Zucker verstanden, welche nach der Abtrennung des Koagulats vom Vorkalkungssaft in der eiweißhaltigen Fraktion vorhanden ist.

Unter einem„Dekanter" oder„Dekanteur", insbesondere statischen oder dynamischen Dekanter, wird eine Vorrichtung oder ein Apparat verstanden, der zur mechanischen Entfernung von sedimentierten Stoffen aus einer Flüssigkeit nach dem Sedimentationsprinzip mit Hilfe der Schwerkraft dient. Eine erfindungsgemäße Dekanterzentrifuge umfasst eine motorisch angetriebene, umlaufende Zentrifugentrommel mit mindestens einem zylindrischen und mindestens einem konischem Abschnitt und mindestens eine in die Zentrifugentrommel drehbar gelagerte Extruderschnecke, sowie mindestens einen Zulauf, mindestens einen Zentralablauf und mindestens einen Feststoffaustrag. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Drehmoment während des Betriebes der Zentrifuge in Verfahrens schritt d) und/oder f) höchstens 50 %, insbesondere höchstens 40 % des maximal zulässigen Drehmoments ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Drehmoment während des Betriebes der Zentrifuge von 10 bis 50 %, bevorzugt 20 bis 50 %, bevorzugt 30 bis 50 %, bevorzugt 10 bis 40 %, bevorzugt 20 bis 40 %, bevorzugt 30 bis 40 % des maximal zulässigen Drehmoments ist.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem „maximal zulässigen Drehmoment" das höchste Drehmoment verstanden, mit der die Zentrifuge betrieben werden kann, ohne dauerhafte Schäden zu hinterlassen.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem„dauerhaften Schaden" ein Schaden verstanden, der den bestimmungsgemäßen Betrieb signifikant beeinträchtigt, insbesondere dazu führt, dass die Zentrifuge nicht mehr funktionsfähig ist oder in ihrer Leistungsfähigkeit soweit reduziert ist, dass sie ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung qualitativ nicht ausreichendes Produkt herstellt, insbesondere einen klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaft mit zum Beispiel einem Feststoffanteil in Klarlauf von mehr als 15 Vol.- % oder eine eiweißhaltige Fraktion mit einem geringeren Feststoffanteil als 35 Gew.- %.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem„Flockung shilfsmittel" ein Stoff verstanden, der das Zeta-Potenzial von Teilchen in kolloidalen Suspensionen so beeinflusst, dass sie zu Flocken aggregieren und beispielsweise nach Sedimentation aus dem System entfernt werden können. Flockungshilfsmittel müssen daher die elektrostatische Abstoßung der meist negativ aufgeladenen Partikel überwinden. Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Flockungshilfsmittel auch um Sedimentationsbeschleuniger handeln.

Unter„Flockungshilfsmitteln" oder„Sedimentationsbeschleunigern" werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Verbindungen verstanden, die die Zusammenballung von Feststoffpartikeln zu größeren Einheiten oder Flocken bewirken. Durch die Zusammenballung als Flocken können sich die Feststoffe aufgrund ihrer größeren Masse bedeutend schneller absetzen. Gleichzeitig werden die Poren zwischen den einzelnen Teilchen vergrößert, sodass sich das Wasser, das sich im abgesetzten Schlamm befindet, leicht durch Filtration oder Zentrifugation entfernen lässt. Die erfindungs gemäß bevorzugt eingesetzten polyanionischen Flockungshilfsmittel haben keinerlei koagulierende Wirkung, da sie nicht die Dispersion der Teilchen in der flüssigen Phase beeinflussen, sondern die Aggregation der Teilchen durch Absorption-brückenbildender Polymere bewirken.

Bei den in bevorzugter Ausführungsform erfindungs gemäß als polyanionisches Flockungshilfsmittel eingesetzten Copolymeren aus Acrylamid und Natriumacrylat handelt es sich um synthetische organische wasserlösliche Polyelektrolyte mit einem relativ großen Molekulargewicht von etwa 5 Millionen bis etwa 22 Millionen. Diese Verbindungen sind mittel bis stark ionisch. Besonders bevorzugt werden als Flockungshilfsmittel die Produkte 2440 und 2540 (Fa. Stockhausen) sowie NA 945 (Fa. Clarflock) eingesetzt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Rohsaft aus Zuckerrüben wird in einem beheizbaren Behälter, der ein Rührwerk, einen Zulauf für Zuckerrüben-Rohsaft und einen Ablauf, sowie eine pH-Elektrode aufweist, gegeben und auf 55° C erhitzt. Über einen Zeitraum von 20 min wird dem Rohsaft stufenweise Kalkmilch bis zum pH-Wert des optimalen Flockungspunktes der Vorkalkung (ca. 0,1 - 0,3 g CaO/100 ml Saft) zugesetzt. Zur Erhöhung der Absetzgeschwindigkeit wird anschließend ein polyanionisches Flockung shilfsmittel (Praestol 2540TR) zugesetzt. Der Vorkalkungssaft wird abgelassen, mit Hilfe eines statischen Dekanters auf einen Feststoffanteil von 20 Vol.- % eingestellt und einer Dekanterzentrifuge zugeführt, die einen Winkel zwischen der Längsachse der Zentrifugentrommel und der Mantellinie des konischen Abschnittes von 8° aufweist und mit 10 - 30 % des maximal zulässigen Drehmoments betrieben wird. Der Vorkalkungssaft (Zulauf) wird mit 3000 L/h der Dekanterzentrifuge zugeführt. Die eiweißhaltige Fraktion wird vom Vorkalkungssaft abgetrennt und über den Feststoffaustrag aus der Dekanterzentrifuge abgeführt, und der klare Zuckerrüben-Vorkalkungssaft wird aus dem Zentratauslass der Dekanterzentrifuge abgeführt. Der Feststoffanteil der eiweißhaltigen Fraktion beträgt hierbei 38 bis 42 Gew.-% und die Feststoffmenge 192 kg/h Trockensubstanz. Die Zuckermenge der eiweißhaltigen Fraktion beträgt 15 kg/h und der Feststoffanteil im klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft beträgt 4 bis 6 Vol.- %.

Beispiel 2

Vergleich verschiedener Austragswinkel zwischen Längsachse und Mantellinie des konischen Abschnitts der Zentrifugentrommel

Zuckerrüben-Rohsaft wird wie in Beispiel 1 vorgekalkt und mit 3000 L/h und einem Feststoffanteil von 20 Vol.- % verschiedenen Dekanterzentrifugen mit jeweiligen Austragswinkeln von 5°, 8°, 10° und 15° zwischen der Längsachse und der Mantellinie des konischen Abschnittes der Zentrifugentrommel zugeführt. Die unterschiedlichen Dekanterzentrifugen werden mit jeweils unterschiedlichen Drehmomenten betrieben, um eine Abtrennung des Koagulats zu ermöglichen. Die mit den jeweils unterschiedlichen Dekanterzentrifugen abgetrennten eiweißhaltigen Fraktionen sowie klare Zuckerrüben-Rohsäfte weisen hierbei Unterschiede im Feststoffanteil des klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes, sowie bei Zuckermenge und Feststoffmenge und -anteil der eiweißhaltigen Fraktion auf (siehe Tabelle 1). Die Verwendung einer Dekanterzentrifuge mit einem Winkel von 5° führt zu einer erhöhten Zuckermenge sowie einem niedrigen Feststoffanteil (TS in Gew.-%) und niedrigerer Feststoffmenge (in kg/h) in der eiweißhaltigen Fraktion sowie zu einem erhöhten Feststoffanteil (in Vol.- %) im klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft. Die Verwendung einer Dekanterzentrifuge mit einem Winkel von 8° führt zum Erhalt eines besonders klaren Zuckerrüben- Vorkalkungssaftes sowie einem hohen Feststoffanteil, einer hohen Feststoffmenge und einer geringeren Zuckermenge in der eiweißhaltigen Fraktion. Die Verwendung einer Dekanterzentrifuge mit einem Winkel von 10° führt ebenso zu einer vergleichbaren Zucker- und Feststoffmenge sowie Feststoffanteil der eiweißhaltigen Fraktion. Die Dekanterzentrifuge mit einem Winkel von 15° erreicht auch bei kurzfristigem Überschreiten des maximal zulässigen Drehmomentes keine Abtrennung der eiweißhaltigen Fraktion vom Vorkalkung ssaft.

Tabelle 1

Austragswinkel 5 8 10 15

Zulauf (Vorkalkungssaft) L/h 3000 3000 3000 3000

Eingesetztes Drehmoment (% des maximal zulässigen % sehr < 40- > Drehmoments) gering 40% 80% 100%

Feststoffanteil im Vorkalkungssaft Vol.-% 20 20 20 20

Klarlauf (klarer Zuckerrüben-Vorkalkungssaft) L/h 2400 2600 2650 3000

Eiweißhaltige Fraktion L/h 600 400 350 -

Eiweißhaltige Fraktion, Feststoffmenge kg/h 148 192 164 -

Eiweißhaltige Fraktion (TS), Feststoffanteil Gew.-% 23 38- 38-40 - 42

Zuckermenge der eiweißhaltigen Fraktion kg/h 22 15 15 -

Feststoffanteil im klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft Vol.-% 12 - 14 4 - 6 8 - 12 - Beispiel 3

Vergleich des Feststoffanteils im Zulauf

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Vorkalkungssaft wird mit Hilfe eines statischen Dekanters auf 10, 20 sowie 30 Vol.- % Feststoffanteil eingestellt. Diese unterschiedlich eingestellten Vorkalkung s säfte werden jeweils einer Dekanterzentrifuge mit einem Austragswinkel von 8° zugeführt. Durch die Verwendung eines Vorkalkungssaftes mit unterschiedlichem Feststoff anteil werden jeweils unterschiedliche Ergebnisse erzielt:

Die Verwendung des Vorkalkungssaftes mit einem Feststoffanteil von 10 Vol.- % führt zu einer ungenügenden Abtrennung der eiweißhaltigen Fraktion und die des Vorkalkungssaftes mit 30 Vol.- % Feststoff anteil führt zu einem erhöhten Feststoff anteil im Klarlauf (siehe Tabelle 2). Die Verwendung eines Vorkalkungssaftes mit 20 Vol.- % Feststoffanteil führt zu einem sehr klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft und hohen Feststoffanteil in der eiweißhaltigen Fraktion. Tabelle 2

Austragswinkel ° 8 8 8

Zulauf (Vorkalkungssaft) L/h 3000 3000 3000

Eingesetztes Drehmoment (% des maximal zulässigen Drehmoments) % <40% < 40% 20-60%

Feststoffanteil im Vorkalkungssaft Vol.-% 10 20 30

Klarlauf (klarer Zuckerrüben-Vorkalkungssaft) L/h 2780 2600 2600

Eiweißhaltige Fraktion L/h 220 400 400

Eiweißhaltige Fraktion, Feststoffmenge kg/h 100 192 192

Eiweißhaltige Fraktion (TS), Feststoffanteil Gew.-% 36-40 38-42 38-42

Zuckermenge der eiweißhaltigen Fraktion kg /h 9 15 15

Feststoffanteil im klaren Zuckerrüben-Vorkalkungssaft Vol.-% 2 - 3 4 - 6 16 - 20

Beispiel 4

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Vorkalkungssaft mit einem Feststoff anteil von 15 Vol.- % wird einer Dekanterzentrifuge mit einem Austragswinkel von 10° (betrieben wie in Beispiel 1 beschrieben) zugeführt. Der erhaltene klare Zuckerrüben-Vorkalkungssaft wird gesammelt und weiter behandelt. Die eiweißhaltige Fraktion mit einem Feststoffanteil von 36 Gew.- % wird gesammelt, auf 20 Vol.-% Feststoffanteil verdünnt und einer weiteren Dekanterzentrifuge zugeführt. Diese weitere Dekanterzentrifuge hat einen Austragswinkel von 8° und wird mit einem Drehmoment von höchstens 50 % des maximal zulässigen Drehmoments betrieben. Die eiweißhaltige Fraktion wird mit Hilfe der weiteren Dekanterzentrifuge auf einen Feststoff anteil von 45 Gew.- % eingedickt.