Purificación del jugo bruto con consumo reducido de cal.

Método para la purificación del jugo bruto de remolacha que consta de las etapas siguientes:

(a) Precalcificar el jugo bruto;

(b) Calcificado principal en frío a una temperatura inferior a 75ºC;

(c) Clarificación del jugo bruto en un dispositivo de separación a una temperatura de 75ºC o superior, a la que se separa la fracción de sustancia sin sacarosa del jugo bruto calcificado,

(d) Calcificado principal en caliente a una temperatura de 75ºC o superior.

Purificaciïn del jugo bruto con consumo reducido de cal

La presente invenciïn se refiere a un mïtodo mejorado para la purificaciïn de jugo bruto de remolacha, que se obtiene bïsicamente mediante un proceso de extracciïn de la remolacha. La presente invenciïn se refiere ademïs al mïtodo de fabricaciïn de composiciones a base de jugo bruto de remolacha que no tienen sacarosa asï como a los dispositivos para purificar el jugo bruto de remolacha. Las medidas conforme a la invenciïn permiten una reducciïn del consumo de cal en la purificaciïn.

Habitualmente el azïcar se obtiene de las remolachas (remolacha azucarera, Beta vulgaris) . Inicialmente se retira el gran trozo de tierra todavïa adherido a las remolachas recolectadas asï como los restos de hojas. A continuaciïn se lavan las remolachas y mediante mïquinas cortadoras se corta la remolacha en un grosor como el de un lïpiz. La obtenciïn del azïcar a partir de virutas de remolacha se realiza generalmente mediante la extracciïn de los trozos de remolacha en agua caliente. En general se lleva a cabo una extracciïn contracorriente en una torre de extracciïn. Mediante la acidificaciïn del agua de extracciïn se favorece la consiguiente filtraciïn del jugo bruto de remolacha obtenido asï como la compresibilidad de las virutas extraïdas.

El jugo bruto de remolacha obtenido en la extracciïn pasa luego a una etapa de purificaciïn, que se conoce como purificaciïn del extracto. Esta tiene lugar sobre todo para eliminar las impurezas contenidas en el jugo bruto, que se califican como sustancias sin sacarosa. La presencia de sustancias sin sacarosa empeora el resultado de la producciïn, es decir, el jarabe de sacarosa o bien la sacarosa cristalina obtenida del jugo bruto tras concentrar el jugo bruto y su cristalizaciïn posterior.

Normalmente la purificaciïn del extracto se realiza mediante la llamada purificaciïn del extracto en cal-ïcido carbïnico. Esta contiene los pasos del mïtodo de precalcificaciïn y calcificaciïn principal. A continuaciïn tiene lugar una primera y si fuera preciso una segunda carbonataciïn, de manera que mediante la filtraciïn el sedimento formado en la carbonataciïn se separa del jugo bruto clarificado. Lo ideal es que en la precalcificaciïn y en la calcificaciïn principal las sustancias sin sacarosa contenidas en el jugo bruto de remolacha se descompongan de tal forma que puedan separarse por medio de los mïtodos de separaciïn convenientes. Pero si las sustancias sin sacarosa se descomponen en compuestos de bajo peso molecular y ïstas no pueden ser retiradas en su totalidad del jugo bruto, el producto final empeora.

En la precalcificaciïn conocida el jugo bruto de remolacha en unas condiciones buenas es alcalinizado mediante la adiciïn de una soluciïn de hidrïxido de calcio para formar la llamada lechada de cal. El valor del pH del jugo bruto de remolacha en un reactor de precalcificaciïn se eleva gradualmente hasta aproximadamente pH 11, 5. Una conocida precalcificaciïn tiene lugar al aïadir lechada de cal hasta que se alcanza una concentraciïn de unos 0, 1 hasta 0, 3 g de hidrïxido de calcio por 100 ml de jugo bruto de remolacha (g CaO/100 ml) . A consecuencia de la alcalinizaciïn del jugo bruto se produce una neutralizaciïn de los ïcidos orgïnicos e inorgïnicos existentes en el extracto. Por lo que los aniones que forman con el calcio sales insolubles o difïcilmente solubles, por ejemplo, fosfato, oxalato, citrato y sulfato, precipitan. Ademïs coagulan tambiïn las proteïnas asï como las sustancias sin sacarosa disueltas coloidales como pectina y las sustancias albuminoideas. La precipitaciïn de las sustancias sin sacarosa se realiza en un intervalo de pH determinado, que se ha creado con la alcalinizaciïn progresiva. Por lo que tambiïn tiene lugar una conglomeraciïn o bien aglomeraciïn del sedimento obtenido, que luego se puede eliminar mïs fïcilmente.

La calcificaciïn principal realizada seguidamente conduce sobre todo a la descomposiciïn quïmica del azïcar invertido y a las amidas ïcidas contenidas en el jugo bruto como la glutamina. Estos componentes se deben separar

o bien descomponerse en una primera fase de la obtenciïn de la sacarosa. De lo contrario en el posterior espesamiento del jugo se puede producir la formaciïn inconveniente de ïcidos. En la conocida calcificaciïn principal la temperatura se eleva a aproximadamente 85ïC. La alcalinidad del jugo bruto se incrementa al aïadir lechada de cal, de manera que se alcanza una concentraciïn de unos 0, 8 hasta 1, 1 g de CaO/100 ml.

Para mantener el tiempo de tratamiento en la calcificaciïn principal en un intervalo de aplicaciones tecnolïgicas en general inferior a unos 40 minutos, los objetivos previstos con la calificaciïn principal pueden solamente alcanzarse en un procedimiento conocido en las llamadas condiciones extremas, es decir a elevada temperatura y elevada alcalinidad.

La cal no consumida en un proceso de calcificaciïn principal reaccionarï en la fase de carbonataciïn para dar carbonato de calcio al introducir diïxido de carbono como el llamado gas de carbonataciïn. El carbonato cïlcico es un medio de adsorciïn potente para una serie de sustancias solubles sin sacarosa. El carbonato de calcio sirve por tanto como medio auxiliar de filtraciïn. En general el porcentaje de carbonato de calcio formado en un mïtodo conocido conduce a un atascamiento del filtro conectado a la carbonataciïn, lo que reduce su estabilidad.

Debido a la elevada apariciïn de cal en la calcificaciïn principal se debe emplear en la carbonataciïn mucho diïxido de carbono para lograr la neutralizaciïn. Tanto el diïxido de carbono como tambiïn la cal no descargada se obtiene en general en hornos de coque para la fabricaciïn de lechada de cal, en los que la hulla (coque) se quema junto con la piedra caliza. Con ello no se puede evitar que en los hornos de coque y en la carbonataciïn el gas de diïxido de carbono se volatilice por el entorno.

Los lodos concentrados de carbonato de calcio que pasan por el filtro en la primera y segunda etapa de carbonataciïn (los llamados concentrados del jugo de lodo) se purifican habitualmente y son comprimidos a travïs de una prensa de filtro de membrana. Con ello se forma la asï llamada Carbocal. Esta Carbocal es un producto almacenable con un contenido en sustancia seca generalmente superior al 70% y se puede emplear parcialmente como medio o abono o fertilizante. Normalmente una parte del concentrado del jugo de lodo se reconduce a la precalcificaciïn.

El jugo bruto purificado en la purificaciïn del extracto, que se conoce tambiïn como jugo claro o diluido, contiene aproximadamente un 15 hasta un 17% de sacarosa. Seguidamente ïste se concentra mediante la extracciïn del agua y se obtiene un jugo espeso con un contenido en sacarosa entre un 65% y un 70% y luego se deja concentrar en los desecadores hasta que se obtiene una masa viscosa, la llamada masa de cocciïn, formada por aproximadamente un 85% de sacarosa. Centrifugando la melaza, se obtiene finalmente el azïcar blanco cristalino, que puede ser refinado a continuaciïn. Un inconveniente de la purificaciïn convencional del extracto de cal-ïcido carbïnico es que se alcanza un efecto de limpieza o purificaciïn demasiado pequeïo, puesto que solamente aproximadamente un mïximo del 40% de todas las sustancias sin sacarosa puede ser eliminado del jugo bruto de remolacha.

Otro inconveniente es que los mïtodos de purificaciïn del extracto requieren cantidades muy grandes de cal. La cantidad de cal consumida es de aproximadamente un 2, 5% del peso total de remolacha tratada (en una producciïn diaria de aproximadamente 10.000 t de remolacha en una “fïbrica de azïcar” significa que el gasto de cal es de 250t al dïa) . Por ello la fabricaciïn de la cal empleada en un mïtodo conocido de purificaciïn del extracto de cal-ïcido carbïnico y la eliminaciïn del residuo formado en la fabricaciïn de la cal de combustiïn es costosa y cara. Ademïs los hornos de cal se cargan fuertemente de un volumen de coque elevado y pueden trabajar en muchas instalaciones pero su nivel de actividad no es bueno. Otro inconveniente es la fuerte carga de las paredes de los hornos de cal.

Al mismo tiempo las emisiones del gas invernadero, el diïxido de carbono, de los hornos de cal y de las instalaciones de limpieza del jugo son altas. Puesto que el diïxido de carbono procede de una fuente mineral o bien fïsil, representa una carga ambiental.

Ademïs el elevado volumen de cal en la conocida purificaciïn de extractos carga las instalaciones de filtraciïn de las etapas de carbonataciïn y conduce a unos tiempos de permanencia de los filtros demasiado cortos. Ademïs en el conocido proceso de... [Seguir leyendo]

1. Mïtodo para la purificaciïn del jugo bruto de remolacha que consta de las etapas siguientes:

(a) Precalcificar el jugo bruto;

(b) Calcificado principal en frïo a una temperatura inferior a 75ïC;

(c) Clarificaciïn del jugo bruto en un dispositivo de separaciïn a una temperatura de 75ïC o superior, a la que se separa la fracciïn de sustancia sin sacarosa del jugo bruto calcificado,

(d) Calcificado principal en caliente a una temperatura de 75ïC o superior.

2. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 1, en el que en la etapa (a) la precalcificaciïn se realiza mediante la adiciïn de lechada de cal hasta una concentraciïn de 0, 1 hasta 0, 3 g de CaO/100 ml.

3. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (b) se realiza la calcificaciïn principal en frïo mediante la adiciïn de lechada de cal hasta una concentraciïn de 0, 3 hasta 0, 5 g de CaO/100 ml.

4. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (c) el tiempo de tratamiento del jugo bruto calcificado en el primer dispositivo de separaciïn es de 40 minutos o mïs.

5. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (a) la precalcificaciïn se realiza a una temperatura inferior a 7, 5ïC.

6. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (c) la clarificaciïn del jugo bruto calcificado se realiza a una temperatura de 75ïC o superior.

7. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (a) se lleva a cabo la precalcificaciïn en un primer recipiente de alcalinizaciïn y en la etapa (b) se realiza la calcificaciïn principal en frio en un segundo recipiente de alcalinizaciïn montado a continuaciïn.

8. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que despuïs de la calcificaciïn principal en la etapa (b) y antes de la clarificaciïn del jugo bruto enfriado en la etapa (c) se aïade al menos un medio auxiliar de floculaciïn hasta una concentraciïn de 1 a 8 ppm.

9. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 8, en el que el medio auxiliar de floculaciïn es un copolïmero, que contiene acrilamida y acrilato sïdico y presenta una masa molar de un promedio de 5x106 hasta 22x106 g/mol.

10. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 8, en el que el medio auxiliar de floculaciïn se elige de la carboximetilcelulosa, carboximetilalmidïn y mezclas de los mismos.

11. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de separaciïn es un decantador estïtico o dinïmico.

12. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracciïn de sustancia sin sacarosa separada como lodo de poco espesor se concentra en al menos otra etapa en otro dispositivo de separaciïn al separar una fracciïn de sacarosa.

13. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 12, en el que el otro dispositivo de separaciïn contiene al menos una centrïfuga decantadora.

14. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones 12 o 13, en el que la fracciïn de sacarosa obtenida como jugo claro y/o jugo edulcorante en el dispositivo separador se atribuye a la etapa (c) .

15. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 14, en el que en la etapa (d) la calcificaciïn principal se lleva a cabo mediante la adiciïn de lechada de cal hasta una concentraciïn de 0, 4 hasta 0, 7 g de CaO/100 ml.

16. Mïtodo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el que a continuaciïn de la etapa (d) en otra etapa (e) se realiza al menos una carbonataciïn introduciendo diïxido de carbono en el jugo de calcificaciïn principal y tras la filtraciïn del lodo formado, de manera que se obtiene jarabe de sacarosa claro.

17. Mïtodo conforme a la reivindicaciïn 16, en el que la etapa (e) comprende una primera carbonataciïn y filtraciïn y una segunda carbonataciïn y filtraciïn.

18. Mïtodo para la fabricaciïn de jarabe de sacarosa a partir de jugo bruto de remolacha, que consta de: Preparaciïn del jugo bruto de remolacha;

Realizaciïn del mïtodo de purificaciïn conforme a una de las reivindicaciones 1 a 17; y Obtenciïn de un jarabe de sacarosa libre de sustancias sin sacarosa

19. Mïtodo para el aislamiento de una composiciïn de sustancias libres de sacarosa a base del jugo bruto de remolacha, que consiste en:

Preparaciïn del jugo bruto de remolacha; Realizaciïn del mïtodo de purificaciïn conforme a una de las reivindicaciones 1 a 15; y Obtenciïn de una composiciïn aparte de sustancias sin sacarosa.

20. Mïtodo para la fabricaciïn de Carbocal a partir de jugo bruto de remolacha y lechada de cal, que contiene:

Preparaciïn del jugo bruto de remolacha; Realizaciïn del mïtodo conforme a la reivindicaciïn 16 ï 17; Deshidrataciïn del lodo obtenido en la etapa (e) en la carbonaciïn y en la filtraciïn; y obtenciïn del Carbocal.

21. Dispositivo, que contiene:

Un primer recipiente de alcalinizaciïn (10) para la precalcificaciïn, de manera que el primer recipiente de alcalinizaciïn presenta una entrada (11) para el jugo bruto, un dispositivo (12) para la dosificaciïn de la lechada de cal y una salida (13) para el jugo de precalcificaciïn; Un segundo recipiente de alcalinizaciïn (20) para una primera calcificaciïn principal, donde el segundo recipiente de alcalinizaciïn presenta una entrada (21) para el jugo de precalcificaciïn, un dispositivo (22) para la dosificaciïn de la lechada de cal y una salida o descarga (23) para el jugo bruto calcificado y donde la entrada (21) estï en contacto con la salida (13) del primer recipiente de alcalinizaciïn; Intercambiador de calor (50) para calentar el jugo bruto calcificado, donde el intercambiador tïrmico presenta una entrada (51) para el jugo bruto calcificado y una salida (52) para el jugo bruto calcificado calentado y donde la entrada (51) estï en conexiïn con la salida (23) del dispositivo separador (30) ; y El dispositivo de separaciïn (30) para la clarificaciïn del jugo bruto calcificado y la separaciïn de una fracciïn que contiene sustancias sin sacarosa, donde el primer dispositivo de separaciïn presenta una entrada (31) para el jugo bruto calcificado, una salida (32) para la fracciïn que contiene sustancias sin sacarosa y una salida (33) para el jugo bruto calcificado claro y donde la entrada (31) estï en conexiïn con la salida (23) del segundo recipiente de alcalinizaciïn.

22. Dispositivo conforme a la reivindicaciïn 21, donde el dispositivo separador (30) es un decantador estïtico o dinïmico.

23. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 21 hasta 22, que contiene: un segundo o bien otro dispositivo de separaciïn (70) para la ulterior concentraciïn de la fracciïn que contiene sustancias sin sacarosa y separaciïn de una fracciïn que contiene sacarosa, donde el segundo o bien el otro dispositivo de separaciïn presenta una entrada (71) para la fracciïn que contiene sustancias sin sacarosa, una salida (72) para la fracciïn concentrada que contiene sustancias sin sacarosa y una salida (73) para la fracciïn clara que contiene sacarosa y donde la entrada (71) estï conectada a la salida (32) del dispositivo de separaciïn (30) .

24. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 21 hasta 23, que contiene: Un tercer recipiente de alcalinizaciïn (40) para la segunda calcificaciïn principal, de manera que el tercer recipiente de alcalinizaciïn presenta una entrada (41) para el jugo bruto calcificado claro, un dispositivo (42) para la dosificaciïn de la lechada de cal y una salida (43) para el jugo bruto calcificado y donde la entrada (41) estï en conexiïn con la salida (33) del dispositivo de separaciïn (30) .

25. Dispositivo conforme a la reivindicaciïn 24, que contiene:

Intercambiador tïrmico (60) para calentar el jugo bruto calcificado claro antes de la segunda calcificaciïn principal, de manera que el intercambiador tïrmico presenta una entrada (61) para el jugo bruto calcificado clarificado y una salida (62) para el jugo bruto calcificado clarificado calentado y donde la entrada (61) estï en conexiïn con la salida (33) del dispositivo de separaciïn (30) y la salida (62) estï en conexiïn con la entrada (41) del tercer recipiente de alcalinizaciïn (40) .