Effects of different cell disintegration procedures on the process of sugar production

Die Extraktion ist der einzige Prozessabschnitt der Saccharosegewinnung, der im sauren Milieu durchgeführt wird. Dies geschieht aus Rücksicht auf die Stabilität des Pektins der Zellwände. Die Extraktion im alkalischen Milieu verspricht zahlreiche wirtschaftliche Vorteile, konnte bislang aber trotz zahlreicher Untersuchungen nicht großtechnisch umgesetzt werden. Die Probleme ergeben sich hauptsächlich aus der für die thermische Denaturierung erforderlichen hohen Temperatur. In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten, die sich aus der Elektroporation für den Prozess der Saccharosegewinnung ergeben, untersucht. Mit diesem Verfahren für den Zellaufschluss bieten sich neue Möglichkeiten für die alkalische Extraktion. Bei den Untersuchungen wird sowohl auf die physikalischen Grundlagen und die Möglichkeiten der Extraktion unterschiedlich aufgeschlossener Rübengewebe als auch auf die weitere Verarbeitung der Extrakte eingegangen. Das Temperaturprofil in der Extraktionsanlage wurde invertiert. Der Extrakt hat eine um ~10 K tiefere Temperatur. Dies ermöglicht eine Dampfeinsparung infolge besserer Anfallenergienutzung. Die erreichbaren Pressschnitzeltrockensubstanzgehalte liegen bei alkalischer Extraktion um 10 % absolut höher. Hieraus resultiert eine erhebliche Energieeinsparung in der Schnitzeltrocknung. Der Pressschnitzelanfall erhöht sich um 10 % im Vergleich zur herkömmlicher Prozessführung. Die Extrakte sind qualitativ den herkömmlichen Extrakten überlegen. Aus der veränderten Zusammensetzung ergeben sich Vereinfachungen für die Extraktreinigung. Die Vorkalkung kann entfallen, die Hauptkalkung wird verkürzt. Die Filtrationseigenschaften sind überragend. Die Eindickung und Kristallisation der gereinigten Extrakte bereitet keine Probleme. Der Schwerpunkt der Untersuchungen zur Weiterverarbeitung liegt auf den Eigenschaften der Melasse. Die Melassesättigungsfunktionen zeigen für die alkalisch gewonnenen Melassen wesentliche Vorteile. Bei gleicher Temperatur und gleichem Nicht-Saccharose-Wasser-Verhältnis sind tiefere Reinheiten zu erreichen. Die Melasseviskositäten sind jedoch deutlich erhöht. Die auf Grund der Viskosität erforderliche Temperaturerhöhung wird von der qualitativ verbesserten Sättigungsfunktion kompensiert, so dass insgesamt eine geringfügige Ausbeutesteigerung möglich wird. Das entwickelte Verfahren nutzt die Vorteile der alkalischen Extraktion und löst die Probleme, die bisher der alkalischen Extraktion entgegenstanden.Extraction is the only process step in sugar production, which is accomplished in an acidic environment, with respect to the stability of the cell wall pectin. However, extraction in an alkaline environment promises numerous economic advantages. Despite numerous investigations the methods could not be transferred to industrial scale so far. Problems result mainly from the high temperature necessary for thermal disintegration. In the present work future potentials for the sugar production process arising from electroporation of beets are examined. With this procedure for cell disintegration new possibilities are offered for alkaline extraction. The investigations do not only deal with the physical fundamentals and the extraction of differently disintegrated beets, but also with the further processing of the extracts. The temperature profile in the extraction unit was inverted. The extract has a lower temperature (~10 K) then in conventional extraction process. So, steam consumption could be reduced due to better energy use. The reachable dry substance contents of pressed cossettes are approximate 10 % (absolute) higher with alkaline extraction. This results in a substantial energy saving during cossettes drying. The pressed cossettes quantity increases about 10% in comparison to the conventional process. The extracts are qualitatively better then conventional extracts. The changed composition results in a simplified extract purification. The preliming can be dropped and the main liming is shortened. The filtration characteristics are outstanding. Thickening and crystallization of the cleaned extracts do not cause problems. The emphasis of the investigations for subsequent treatment lies on the characteristics of the molasses. The molasses saturation functions show substantial advantages for the alkaline produced molasses. At the same temperature and the same non-sucrose-water-ratio of the molasses deeper purities can be attained. The viscosity of molasses considerable increases. The rise in temperature due to viscosity is compensated by the qualitatively improved saturation function. Thus altogether a slight yield increase is obtained. The developed procedure uses the advantages of the alkaline extraction and solves the problems, which opposed alkaline extraction so far