Vermahlung und Raffination von Rohr- und Rübenzucker

Brix-Messungen, Übersättigung, Zuckerkristallisation und Impfpunktsteuerung

Die Herstellung von Speisezucker ist ein heikler Prozess. Dieser erfordert eine Prozesssteuerung und sofortige genaue Brix-Messung (Feststoffgehalt der Zuckerlösung mit Kristallen) von Roh- und Prozessflüssigkeiten, um eine optimale Produktmenge und -qualität zu erzielen, gemessen z. B. mit der mittleren Apertur (MA) und dem Variationskoeffizienten (VK). Nur hochwertige Flüssig- und Kristallzucker sind zulässig.  Bei der Kristallzuckerherstellung besteht das absolute Ziel darin, die maximale Menge gleichmäßiger Qualitätskristalle zu produzieren und dabei Feinteile und Konglomerate zu vermeiden.

Effiziente Rohzuckerverarbeitung zu raffiniertem Zucker

Die Zuckerproduktion umfasst zwei verschiedene Vorgänge: die Verarbeitung von Zuckerrohr oder Zuckerrüben zu Rohzucker und die Verarbeitung des Rohzuckers zu raffiniertem  Zucker.

Zuckerraffination ist ein sehr energieintensiver Prozess. Dabei wird der Rohsaft mehreren Verarbeitungsschritten unterzogen, um Verunreinigungen zu entfernen. Aus diesem Grund tragen die richtigen Prozesssteuerungsinstrumente dazu bei, den Ertrag zu maximieren und die Produktionskosten zu minimieren. Insgesamt ist die  Zuckerindustrie ein großer Wasserverbraucher, da  jeder Produktionsschritt Wasser benötigt. Wasser- und Energieverbrauch können bei der Herstellung  erheblich reduziert werden,  indem technologisch moderne Geräte wie das Vaisala K-PATENTS® Prozessrefraktometer eingesetzt werden.  Dies trägt zur Nachhaltigkeit der Mühle oder Raffinerie bei.

Prozessbedingungen von der Flüssigphase bis zur Zuckerlösung mit Kristallen

Online-Daten bereitgestellt vom Vaisala K-PATENTS SeedMaster SM-3

Die Zuckerkristallisation stellt häufig den Hauptproduktionsprozess dar. Qualität und konstanter Zucker in der Massenproduktion zu einem wettbewerbsfähigen Preis erfordern robuste Messgeräte, die weder durch variierende Prozessbedingungen von der Flüssigphase bis zur Zuckerlösung mit Kristallen noch durch den Anstieg des Kristallgehalts während eines Kristallisators beeinflusst  werden.

Übersättigung ist die treibende Kraft des Kristallwachstums, und die Kristallisationsgeschwindigkeit hängt von dieser multivariablen Funktion mehrerer Parameter ab. Übersättigung weist einen optimalen Bereich auf, in dem Zuckerkristalle gleichmäßig und breitflächig wachsen. Außerhalb des Bereichs hören die Kristalle auf zu wachsen. Sie können sogar schmelzen oder beginnen, spontan neue Kristalle zu bilden, wodurch Feinteile und Konglomerate entstehen, die einer Verarbeitung bedürfen. Zutora SeedMaster-4 ist ein einzigartiges Gerät, das speziell für die Zuckerkristallisation entwickelt wurde und die für die Zuckerkristallisation erforderlichen Parameter bereitstellt. 
 

Genaue Messung von Brix und Konzentration im Prozess

Einbau des Refraktometers im Kocher

Vaisala K-Patents Refraktometer und Zutora SeedMaster-4 bieten:

  • Erhöhte Qualität von Flüssig- und  Kristallzucker
  • Zuckerprodukte genau nach Rezeptur
  • Sicherstellung, dass flüssiger Schüttzucker und Melasse die Spezifikationen erfüllen
  • Optimierter Extraktionsprozess durch verringerten Verbrauch von Wasser, das zu einem späteren Zeitpunkt verdampft werden muss
  • Energieeinsparungen durch Anpassung des Produktflusses an die Kapazität der  Verdampfer
  • Kontrolle über den zugeführten Saft, um die Konzentration an die Kapazität der Trennsäulen anzupassen und so Intervalle zwischen Rückgewinnungszyklen und die Lebensdauer der Säulen zu verlängern
  • Überwachungsinstrument der Übersättigung über den gesamten Kristallisationskristallisator
  • Implementierung einer automatischen und genauen Impfung des Vakuumkochers

Anwendungen in der Vermahlung und Raffination von Rübenzucker

Messen Sie Brix genau und im Prozess in allen Vermahlungs- und Raffinationsprozessen von Rübenzucker, einschließlich Extraktion, Verdunstung, Kristallisation und Zentrifugation (Entzuckerung) und chromatografischer Trennung für optimalen Ertrag und optimale Produktqualität mit Einsparungen bei Energie- und Produktionskosten.

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Verarbeitung von Rübenzucker

Das Vaisala K‑PATENTS® Prozessrefraktometer wird während der gesamten Verarbeitung zur Optimierung und zur Gewährleistung effizienter Teilprozesse und Zuckerrübenmühlen und -raffinerien  verwendet.

Anwendungen in der Vermahlung und Raffination von Rohrzucker

Messen Sie Brix genau und im Prozess in allen Vermahlungs- und Raffinationsprozessen von Rohrzucker, einschließlich Affination, Entfärbung, Verdunstung, Kristallisation und Rückgewinnung für optimalen Ertrag und optimale Produktqualität mit Einsparungen bei Energie- und Produktionskosten.

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Verarbeitung von Rohrzucker

Das Vaisala K‑PATENTS® Prozessrefraktometer wird während der gesamten Verarbeitung zur Optimierung und zur Gewährleistung effizienter Teilprozesse und  Rohrzuckermühlen und -raffinerien  verwendet.

 

Affination von Rohrzucker

Messen Sie in Echtzeit die Konzentration der Lauge bis zur Klärung, implementieren Sie  Prozessüberwachung und -steuerung während des Affinationsprozesses.

Entfärbung von Rohrzucker

Erhöhen Sie den Ertrag, steuern Sie die Wäsche für die Absüßwasseranlage, erkennen Sie die Schnittstelle zwischen Absüßwasser und Sirup, automatisieren Sie die Steuerung des Regenerationsprozesses.

Kristallisation von Rohrzucker

Erzielen Sie hochwertige Kristalle ohne Feinteile und Konglomerate, überwachen Sie  Übersättigung,
implementieren Sie automatische oder manuelle Impfung

Rückgewinnung von Rohrzucker

Endmelasse, Verdünnungskonzentrationssteuerung, Melassetrennsteuerung, Abwasseranlagenüberwachung  und  Impfpunktsteuerung.

Anwendungen in der Nebenproduktverarbeitung

Messen Sie die Brix-Konzentration von Zucker oder Melasse, überwachen Sie den Kristallisationsprozess hinsichtlich  Qualitätsertrag.

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Herstellung von Zitronensäure

Behalten Sie die Zielkonzentration von Zucker oder Melasse und Zitronensäure bei, überwachen Sie den Kristallisationsprozess.

Anwendungen in Nebenstrombehandlungen

Überwachen Sie den Gehalt an echt gelösten Stoffen, und erkennen Sie Zuckerspritzer oder übermäßige Zuckermengen im Kesselspeisewasser, bevor Schäden auftreten.  Überwachen und steuern Sie den Gehalt an organischer Last (TOC) in Abwasser- oder Absüßwasserströmen genau, kontinuierlich und im Prozess.

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Whitepaper und technische Papiere

Messung des Feststoffgehalts der Zuckerlösung mit Kristallen und der Mutterlaugenkonzentration in Vakuumchargenkochern

Der Feststoffgehalt der Zuckerlösung mit Kristallen und die Mutterlaugenkonzentration werden üblicherweise im Vakuumkocher überwacht. Sie werden zur Steuerung des Kristallisationsprozesses verwendet und wirken sich daher auf die Qualität des Endprodukts, der Zuckerkristalle, aus. Der Feststoffgehalt der Zuckerlösung mit Kristallen ist die Mischung aus Kristallen und Mutterlauge, die aus dem Kristallisationsprozess entsteht. Die Mutterlaugenkonzentration ist wiederum die flüssige Phase in der Zuckerlösung mit Kristallen während der Kristallisation. Der Feststoffgehalt der Zuckerlösung mit Kristallen oder der Gesamtzuckergehalt wird typischerweise mit einem Mikrowellenmeter oder einer Kerndichtesonde bestimmt. Die Mutterlaugenkonzentration (gelöster Zucker) wird dagegen mit einem Refraktometer gemessen. Die Messskala ist üblicherweise Brix.

Technisches Papier für Sugar Industry Technologists (S.I.T.) Konferenz 2019

Online-Überwachung der Chargenkühlungskristallisation

Chargenkühlungskristallisation ist ein weit verbreitetes Herstellungsverfahren in mehreren Industrien. In der Zuckerindustrie kommt es hauptsächlich als erster Schritt zur Herstellung von Zuckerlösung mit Kristallen (Füllmassemagma) zum Einsatz, um Chargen- oder kontinuierliche Verdunstungskristallisatoren anzuimpfen und die endgültige Erschöpfung von Zucker aus dem Grundrohstoff (Rüben oder Zuckerrohr) zu erhöhen. In der Pharmaindustrie wird es zur direkten Herstellung
des Endprodukts angewendet. Die Kühlungskristallisation wird in verschiedenen Gerätetypen durchgeführt – in den typischen mit Kühlschlangen oder Doppelmantelbehältern mit eingebautem Rührwerk.

Steuerungstaktiken für Kristallwachstum und Kristallisation in Industriezuckerkristallisatoren

Kristallwachstum ist ein beliebtes Thema der Kristallisationsforschung. Aufgrund der Komplexität des Prozesses gibt es mehrere mehr oder weniger unterschiedliche Ansätze zu seiner Untersuchung. Die meisten theoretischen Studien beruhen auf Masse-, Energie- und Populationsbilanzgleichungen, kinetischen Korrelationen und Modellformulierungen, die manchmal auf fragwürdigen Annahmen und Vereinfachungen basieren. Kombinierte Methoden (theoretische und Laborexperimente im kleinen Maßstab) können nützliche Informationen über den Einfluss des einen oder anderen Parameters auf das Kristallwachstum liefern. Sie beschränken sich jedoch normalerweise auf die Untersuchung eines einzelnen (oder nur einiger weniger) Kristalle in hervorragend geregelten Umgebungen.
Die Probleme des Kristallwachstums bei der Kristallisation in Industrieanlagen, wenn sich Milliarden von Kristallen in der Zuckerlösung mit Kristallen befinden, werden selten untersucht, und wenn ja, ist die Validierung der Ergebnisse selten oder vollständig fehlend. Die Herstellung von hochwertigem Zucker sollte jedoch auf einer gründlichen Kenntnis der Prozesse basieren, die die Massenproduktion charakterisieren. Die größte Schwierigkeit bei der Untersuchung des Kristallwachstums in großen Populationen war der seit Langem bestehende Mangel an geeigneten Instrumenten, die zur Online-Überwachung maßgeblicher Parameter des Kristallwachstums benötigt werden.
Mit der Einführung der SeedMaster Messgeräte wurde die Online-Datenerfassung der wichtigsten Parameter der Kristallisation, einschließlich Übersättigung, Kristallgehalt und Reinheit der Mutterlauge, in etlichen Mühlen und Raffinerien der Welt Realität.

Online-Überwachung und -Steuerung von Übersättigung und anderen Parametern der Zuckerlösung mit Kristallen in Vakuumkochern: Ein steuerungstechnischer Ansatz

Es ist allgemein anerkannt, dass die Übersättigung den wichtigsten Parameter bei der Zuckerkristallisation darstellt. Sie spielt eine  Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Produktqualität und des Produktertrags, der Produktionskosten, der Rentabilität und des Überlebens des Herstellers.  Neben der Übersättigung sind andere wichtige Parameter der Kristallgehalt, die Mutterlaugenreinheit (oder der Reinheitsabfall) und der Feststoffgehalt der Zuckerlösung mit Kristallen  („Brix“).

Zuckerkristallisation: Es kommt auf Details an, Teil 1

Die Kristallisation von Zucker ist ein Prozess von zentraler Bedeutung. Derzeit wird ein hoher Prozentsatz an Kristallzucker unter manueller Kontrolle mit Instrumenten hergestellt, die wohl keine umsetzbaren Informationen liefern und offensichtlich  Methoden ähneln, die vor einigen Jahrzehnten angewendet wurden. Dieser Ansatz ist völlig ungeeignet, um Qualitätszucker zu wettbewerbsfähigen Preisen in Massenproduktion herzustellen.

Zuckerkristallisation: Es kommt auf die Details an, Teil 2

In Teil 1 dieses Papiers werden einige der wichtigsten Details der Zuckerkristallisation wie Produktqualität, Produktionskosten,  Kristallwachstum, Kocherzirkulation und Impfung erläutert. Die Rolle und Bedeutung der Übersättigung in all diesen Details werden gebührend hervorgehoben. Siehe ISJ (2008), 110 (1315): 403 bis 413. In Teil 2 liegt der Schwerpunkt auf realen Fallstudien  und auf einigen neuen Instrumenten, die verwendet werden können, um das Innenleben eines Kristallisators  in Echtzeit zu beleuchten und die Informationen für eine erweiterte Steuerung der Kristallisation zu  nutzen.

SeedMaster 2: Ein universeller Kristallisationsmesswertgeber und automatisches Impfgerät

Die Bedeutung der Übersättigung bei der Zuckerkristallisation wird zunehmend erkannt. Sie hat einen tief greifenden Einfluss auf die Produktqualität und Produktionskosten sowie auf die Parameter, die die Überlebenschancen von Anlagen auf der ganzen Welt bestimmen.  http://vaisala.prod.acquia-sites.com/sites/default/files/documents/VIM-GLO-LM-Sugar-article_seedmaster%202_%20in_isj_2006_vol.108.pdf

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Hier sind nur einige Beispiele unserer Refraktometeranwendungen aufgeführt. Es gibt noch Hunderte mehr.

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Messung der Flüssigkeitskonzentration

Vaisala bietet eine breite Palette von Produkten, die auf die Anforderungen der Flüssigkeitsmessung in verschiedenen Industrien zugeschnitten sind. Erfahren Sie mehr über die Refraktometertechnologie und ihre Anwendungen, und besuchen Sie die Bibliothek mit produktbezogenen Ressourcen.