(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. C13B 20/16 ( ) C13B 20/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2016/37 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: SPOSÓB OCZYSZCZANIA SOKU Z BURAKÓW (30) Pierwszeństwo: FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2015/44 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2017/02 (73) Uprawniony z patentu: Lesaffre et Compagnie, Paris, FR (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 ERIC PETIT, Marquette Lez Lille, FR MARIE-YANNICK SARRAZYN, Bachy, FR (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Grzelak WTS RZECZNICY PATENTOWI WITEK, ŚNIEŻKO I PARTNERZY ul. R. Weigla Wrocław Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 PZ/4238/AGR 1 EP B1 Opis [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania słodkiego soku z buraków i w szczególności słodkiego soku uzyskanego przez wyciskanie buraków. Dotyczy on również oczyszczonego soku i jego zastosowań zwłaszcza jako substratu do fermentacji i do przygotowywania cukru krystalicznego. [0002] Słodkie soki z buraków są na ogół otrzymywane sposobem ekstrakcji określanej jako "ekstrakcja dyfuzyjna". Ten sposób może być streszczony jak następuje: buraki cukrowe są najpierw myte, następnie cięte w krajankę przed przejściem do ekstraktora o dużej pojemności, wewnątrz którego krąży w przeciwnym kierunku do ciepłej wody. A zatem, cukier zawarty w krajance przechodzi do wody; to jest dyfuzja. Po przejściu tego etapu, powstają wtedy dwa produkty, wysłodki buraków, "które są pozbawione cukru" i woda z cukrem nazywana również sokiem dyfuzyjnym, którą należy oczyścić według sposobu oddzielania z nawapnianiem i węglanowaniem, żeby uzyskać oczyszczony sok, zagęścić żeby otrzymać syrop i żeby ewentualnie krystalizować w celu otrzymania cukru krystalicznego. [0003] Stan techniki ujawnia różne sposoby ekstrakcji słodkiego soku do wytwarzania cukru. A więc, dokument NL-C opisuje wytłaczanie buraków całych lub pociętych, przy czym wytłoczone buraki mogą być odzyskane jako pasza do odżywiania zwierząt a słodki sok jest przeznaczony do wytwarzania cukru. Dokument EP opisuje sposób obejmujący tylko dwa etapy ekstrakcji przez wytłaczanie mieszaniny zawierającej świeżo starte buraki i domieszkę słodkiego soku. Dokument EP opisuje sposób ekstrakcji słodkiego soku obejmujący liczne etapy wytłaczania i ekstrakcji. Te różne sposoby przekształcania doprowadzają do otrzymania z jednej strony, wysłodków z buraków ubogich w cukier i z drugiej strony, rozcieńczonego słodkiego soku. [0004] Dokumenty GB i JP opisują filtrację słodkiego soku na warstwie pomocniczej (fr. pré-couche) zawierającej włókna celulozowe. [0005] WO 2009/ opisuje sposób przekształcania buraków obejmujący następujące etapy: - mycie buraków; - częściowe wytłaczanie buraków dla uzyskania z jednej strony, placka wytłoczyn zawierającego ponad 20% cukru w stosunku do masy suchej i, z drugiej strony, słodkiego soku o zagęszczeniu powyżej 15% masy suchej; - oddzielanie placka wytłoczyn od słodkiego soku. [0006] Ten sposób przekształcania może ponadto obejmować między etapem mycia i wytłaczania, etap cięcia buraków. [0007] Nieoczyszczony słodki sok, określany dalej przez JBT AE (fr. jus de betteraves transforme avant epuration, pl. - przetworzony sok z buraków przed oczyszczeniem), otrzymany według WO 2009/ ma znaczenie przemysłowe i może być wykorzystany w różnych zastosowaniach zwłaszcza jako substrat fermentacyjny. Jednakże, ze względu na niską zawartość cukru, wymaga on zagęszczenia.

3 PZ/4238/AGR 2 EP B1 [0008] Otóż, zagęszczanie nieoczyszczonego soku uznawane jest przez specjalistę cukrowni jako nierealne z powodu nie oczyszczenia soku przed odparowaniem co może spowodować znaczne zanieczyszczenie narzędzi odparowujących. Zwraca się uwagę, że nigdy dotąd nieoczyszczony sok (w znaczeniu cukrowniczym terminu) nie mógł być zagęszczony. [0009] Twórcy niniejszego wynalazku zamierzający wykorzystać JBT AE w pewnej liczbie zastosowań napotkali na trudności wdrożenia zwłaszcza w zastosowaniach wymagających etapu filtracji. W istocie, stwierdzono, że JBT AE zawiera cząstki w zawiesinie. Te cząstki, jeszcze niezidentyfikowane, zakłócają przebieg operacji technicznych i powodują, że zwyczajowe operacje filtracji są prawie niemożliwe. Te trudności znacznie ograniczają przemysłowy zakres zastosowania JBT AE. [0010] JBT AE, którego dotyczy wynalazek ma zawartość osadów zawartą między 8 a 20% zależnie od warunków przygotowania i wytłaczania buraków. Zawartość osadów, wyrażona objętością w stosunku do 100 g JBT AE, obliczana jest jak opisano w przykładzie 1. [0011] Istnieje zatem rzeczywiste zapotrzebowanie na sposób oczyszczania i lub filtracji JBT AE. [0012] Testy oczyszczania przez filtrację przeprowadzone przez twórców niniejszego wynalazku wykazały, że mikro-filtracja i/lub ultrafiltracja wydają się wystarczające do wyeliminowania osadu, którego rozmiar molekularny jest bliski mikronowi. Jednakże, natężenia przepływu w filtracji dla wykorzystywanych membran (1,4 mikrona, 0,45 mikrona i 300 kda) są bardzo niskie i pozostają niekorzystne dla zastosowań przemysłowych. [0013] Po licznych próbach, twórcy wykazali, że zastosowanie włókien celulozy w sposobach filtracji pozwala zredukować w znaczący sposób ilość osadzających się cząstek. [0014] W istocie, stwierdzono, że filtracja JBT AE na filtrze obrotowym z warstwą pomocniczą zeskrobywaną na bazie włókien celulozy pozwala uzyskać słodki sok (filtrat) zawierający po zagęszczeniu bardzo mało osadu. [0015] Stwierdzono również, że dodanie włókien celulozy do JBT AE znacząco poprawia filtrację. [0016] Ponadto, wiadomo, że materiały w zawiesinie mogą być wyeliminowane poprzez operacje odwirowywania. W tym przypadku, odwirowywanie jest skuteczne tylko przy bardzo dużych prędkościach. [0017] Twórcy niniejszego wynalazku stwierdzili, że wyniki odwirowywania są lepsze kiedy odwirowywany JBT AE zawiera włókna celulozy. [0018] Pierwszym przedmiotem wynalazku jest sposób filtracji słodkiego soku z buraków obejmujący etap przepuszczania wymienionego soku przez warstwę pomocniczą zawierającą włókna celulozy. [0019] Według wynalazku, warstwa pomocnicza składa się w 100% z włókien celulozy. [0020] Według wynalazku, filtracją może być filtracja na filtrze obrotowym z warstwą pomocniczą zeskrobywaną lub filtracja końcowa (fr. filtration frontale, ang. dead-end). [0021] Przez filtrację końcową należy rozumieć pionowy przepływ filtrowanego produktu przez filtr. [0022] Twórcy stwierdzili również, że filtracja, końcowa lub na filtrze obrotowym z warstwą pomocniczą, może być znacząco poprawiona jeżeli JBT AE ma dodane włókna celulozy. Ilość włókien

4 PZ/4238/AGR 3 EP B1 do dodania do JBT AE jest zawarta między 0,1 a 4% masowymi i korzystnie między 0,2 a 3% masowymi. [0023] Następujące przykłady ilustrują wynalazek nie ograniczając jego zakresu. Przykłady: 1. Określenie zawartości osadów: [0024] Zawartość osadu jest szacowana przez odwirowywanie według następującego protokołu: - odważyć 65 g JBT AE i dodać 20 ml wody - dostosować ph do 6,5 - dodać 100 ml wody odmineralizowanej - podgrzać do 100 C i utrzymać we wrzeniu przez 2 do 3 minut - schłodzić, następnie odwirowywać przez 15 minut przy 3700 rpm w probówkach o pojemności 15 ml [0025] Zawartość osadów wyrażona w ml/100 g jest obliczana w następujący sposób: ml lusx100x100/15x Filtracja JBT AE na filtrze obrotowym z warstwą pomocniczą zeskrobywaną [0026] Przeprowadzono dwie próby z 2 typami warstw pomocniczych: a. Skrobia ziemniaczana z dodatkiem 10% skrobi kukurydzianej; b. Włókna celulozy znane pod marką ARBOCEL (klasa BER40) i VITACEL (klasa L600). [0027] Ponieważ celuloza jest odporna na temperaturę, w przeciwieństwie do skrobi, zastosowanie tej pierwszej umożliwia filtrację syropów na gorąco. [0028] W tych warunkach prób i żeby na końcu nie dopuścić do rozcieńczenia filtratu JBT AE przez wodę stanowiącą pierścień cieczy pompy próżniowej filtra, ustanowiono układ powtórnego wykorzystania filtratu. Filtrat mógł wtedy być wykorzystany jako ciecz robocza i w ten sposób zlikwidować rozcieńczenie przez wodę. Po przefiltrowaniu około 80 do 100 litrów JBT AE, próby zatrzymano i filtraty zagęszczono w wyparce rotacyjnej. Zawartości tak odtworzonych osadów JBT zostały zmierzone i są zebrane w poniższej tabeli I. Te JBT zostały porównane z próbką kontrolną odpowiadającą JBT AE rozmrożonemu i zagęszczonemu bezpośrednio bez żadnej wstępnej obróbki.

5 PZ/4238/AGR 4 EP B1 Tabela I: Zawartość osadu zmierzona na zagęszczonych JBT po filtracji JBT AE na warstwie pomocniczej Rodzaj wstępnej warstwy Zawartość osadów Uwagi próbka kontrolna JBT AE niefiltrowanego 8 do 12% zagęszczony bezpośrednio Warstwa pomocnicza składająca się z 90% skrobi ziemniaczanej zmodyfikowanej Alimentamylem + 10% skrobi kukurydzianej Warstwa pomocnicza na bazie włókna celulozowego: 50% BER % L600 4% bardzo szybkie zatykanie warstwy pomocniczej wymagające regularnego zeskrobywania <1% nie zaobserwowano zatykania, bez zeskrobywania. [0029] Zastosowanie warstwy pomocniczej składającej się ze skrobi nie jest brane pod uwagę ponieważ filtracja 100 kg JBT AE spowodowała zużycie blisko 3 kg skrobi, to jest proporcja blisko 10% w/w skrobi na kg wytworzonego JBT. [0030] Zastosowanie celulozy wydaje się natomiast szczególnie interesujące ponieważ żadne zeskrobywanie warstwy pomocniczej nie było potrzebne kiedy osad w JBT został doprowadzony z około 10% (próbka kontrolna bez obróbki) do mniej niż 1%. 3. Filtracja końcowa JBT AE z domieszką (uzupełnianiem) włókien celulozy [0031] Ponieważ zastosowanie celulozy na filtrze z warstwą pomocniczą pozwoliło na dobre obniżenie osadu obecnego w JBT AE, próby uzupełnienia JBT AE celulozą były kontynuowane w różnych warunkach filtracji końcowej. [0032] W istocie, ponieważ zastosowanie JBT AE na filtrze obrotowym było trudne do przeprowadzenia, zdecydowano się na filtrację końcową z warstwą pomocniczą z celulozy (klasa BER40) i uzupełnianie (2% w/w na soku) żeby uprościć przeprowadzenie prób i w ten sposób przyspieszyć rytm. [0033] Przeprowadzono 3 serie prób w celu oszacowania skuteczności filtracji JBT AE na warstwie pomocniczej z celulozy. [0034] Wyniki poszczególnych przeprowadzonych prób zgromadzono w tabeli II, poniżej. Wyniki muszą być porównane z próbką kontrolną wewnętrzną (JBT zagęszczony do L bez żadnej innej obróbki) i z próbkami kontrolnymi "Attin" (JBT wytworzony w Attin z tego samego JBT AE). [0035] Przetestowano różne warunki prób zmieniając: - ph soku do filtrowania; - wykorzystanie flokulantu (ALOES Alopolym 637) zastosowanego przy 10 ppm.

6 PZ/4238/AGR 5 EP B1 Tabela II: Próby filtracji końcowej różnych nie zagęszczonych soków z buraków pochodzących z programu pilotażowego ECOSAF Warstwa pomocnicza celulozy jest układana na filtrze, przy czym sok do filtrowania jest uzupełniany 2% celulozy (klasa BER 40). Po filtracji, filtraty były alkalizowane w miarę potrzeby do ph 10 następnie zagęszczone w wyparce rotacyjnej aż do uzyskania stopnia Bixa około 65%. Wtedy jest mierzona zawartość osadu. Próba Próbka wzorcowa ph filtracji Uzupełnianie celulozy Flokulant (Alopolym 637) Czas zagęszczania & końcowy Brix Zawartość osadu Uwagi S1.4 JBT AE 10.0 nie nie 20 min, 62 Bx 18% S1.6 JBT AE 4.0 2% nie 20 min, 62 Bx 9% próbka kontrolna wewnętrzna redukcja osadu przez niskie ph i celulozę S2.2 JBT AE % nie 20 min, 67 Bx 4 do 5% S2.3 JBT AE % 10 ppm 20 min, 67 Bx 2% S2.4 JBT AE 4.2 2% nie 20 min, 66 Bx 1% S2.5 JBT AE 4.2 2% 10 ppm 20 min, 62 Bx 2% S3.2 JBT AE 9.2 nie nie 20 min, 64 Bx 8% S3.3 JBT AE 9.2 2% 10 ppm 20 min, 65 Bx 0% redukcja osadu przez celulozę próbka kontrolna wewnętrzna redukcja osadu przez celulozę [0036] Zastosowanie celulozy jako domieszki pozwoliło na znaczące obniżenie zawartości osadów, przy czym obniżenie zawiera się między 50 a około 90% osadu początkowego. [0037] Monitorowanie kinetyki filtracji pokazuje, że filtracje kwaśnych JBT AE okazały się trudniejsze od filtracji zasadowych JBT AE. [0038] Te obserwacje wykazują, że zakwaszanie JBT AE i/lub dodanie flokulantu powodują utratę przepuszczalności placka filtracyjnego. Ta większa wytrzymałość na filtrację tłumaczy może również większą retencję zanieczyszczeń. Zawartości osadu zmierzone w kwaśnych sokach filtrowanych lub z

7 PZ/4238/AGR 6 EP B1 domieszką flokulantu są faktycznie niższe (od 1 do 2%) niż w przypadku filtracji JBT AE ph 10,5 bez domieszki flokulantu (zawartość osadu około 4 do 5%). [0039] Filtracja na warstwie pomocniczej z celulozy pozwala zatem zatrzymać osad obecny w JBT, uzupełnianie JBT AE celulozą pozwala na ułatwienie filtracji poprawiając natężenie przepływu w filtracji. [0040] Przyjmując tę technologię oczyszczania JBT AE, należało by jednak kontynuować próby w celu doprecyzowania typu filtra do zastosowania i parametrów uzupełniania. Wybór klasy włókien celulozowych do zastosowania mógłby być wtedy zatwierdzony. 4. Odwirowywanie JBT AE z lub bez uzupełniania włóknami celulozy. [0041] Zbadano różne warunki odwirowywania JBT AE (C10) na wirówce laboratoryjnej na nóżkach (JOUAN KR4/22, rotor 6 kielichów RP6, 0,8kg odwirowywanego soku na kielich). Włókna celulozy (klasa BER 40) mogły być zastosowane do uzupełniania soku przed odwirowaniem w proporcjach wprowadzania wahających się między 0,5% a 2% w/w. Czas kontaktu przed odwirowywaniem został ustalony na kilka minut, czas potrzebny do przeprowadzenia przygotowań. Przed zastosowaniem, ph soków nie było regulowane. [0042] Dla każdej próby, supernatant odwirowanego soku został ostrożnie odzyskany tak aby nie wprowadzić w zawiesinę osadu po odwirowaniu, następnie został zagęszczony w laboratoryjnej wyparce rotacyjnej Można było zastosować dwie kinetyki zagęszczania supernatantu w trakcie tych prób, to jest: - kinetyka szybka i oszczędna prowadząca do krótkiego czasu pobytu w kolbie do zagęszczania, około 20 min. Zagęszczanie jest całkowicie przeprowadzane w próżni (25 mmbar), temperatura kąpieli około 90 C, temperatura produktu około 80 C i temperatura pary bliska 70 C; - kinetyka powolna prowadząca do czasu pobytu w kolbie do zagęszczania około 60 minut. Zagęszczanie jest przeprowadzane tylko częściowo w próżni zgodnie z następującą sekwencją (15 minut bez próżni, temperatura kąpieli, produktu bliska 90 C, mało odparowania przez ten okres; następnie 10 minut w 500 mbar, temperatura kąpieli i produktu bliska 90 C, mało odparowania; następnie 10 minut w 200 mbar, temperatura kąpieli 90 C; następnie 25 mbar aż do osiągnięcia żądanego zagęszczenia). [0043] Wyniki prób odwirowywania JBT AE zgromadzono w tabeli III poniżej. Tabela III: Próby odwirowywania różnych soków z buraków typu JBT AE pochodzących z programu pilotażowego ECOSAF

8 PZ/4238/AGR 7 EP B1 Soki zostały odwirowane na wirówce laboratoryjnej Jouan KR4/22 + rotor RP6. Sok do odwirowania może być uzupełniany włóknami celulozy JRS BER 40 w proporcjach od 0,5% do 2% w/w. Po odwirowaniu, supernatanty zostały zagęszczone w wyparce rotacyjnej aż do uzyskania stopnia Bixa około 65%. Zawartość osadu była wtedy zmierzona według protokołu z przykładu 1. Próba Rodzaj próbki Przyspieszenie odśrodkowe / czas Celuloza BER 40 Czas zagęszczania & końcowy Brix Zawartość osadu Uwagi S4.1 JBT AE nie nie 20 min, 64 Bx 13% Próbka kontrolna wewnętrzna S4.2 JBT AE 2700 g / 5 min nie 20 min, 62 Bx 2% Obniżenie S4.3 JBT AE 2700 g / 5 min 0.5% 20 min, 65 Bx 2% zawartości S4.4 JBT AE 2700 g / 5 min 1% 20 min, 66 Bx 2% osadów z lub S4.5 JBT AE 2700 g / 5 min 2% 20 min, 63 Bx 1% bez celulozy S4.6 JBT AE 4500 g / 5 min nie 20 min, 67 Bx 2% Obniżenie S4.7 JBT AE 4500 g / 5 min 0.5% 20 min, 63 Bx 1% S4.8 JBT AE 4500 g / 5 min 1% 20 min, 67 Bx 1% S4.9 JBT AE 4500 g / 5 min 2% 20 min, 62 Bx 1% zawartości osadów z lub bez celulozy S5.1 JBT AE nie nie 20 min, 63 Bx 21% Próbka kontrolna wewnętrzna S5.2 JBT AE 2700 g / 5 min nie 20 min, 63 Bx <0.5% Obniżenie S5.3 JBT AE 2700 g / 5 min 0.5% 20 min, 64 Bx <0.5% zawartości S5.4 JBT AE 2700 g / 5 min 1% 20 min, 64 Bx <0.5% osadów z lub S5.5 JBT AE 2700 g / 5 min 2% 20 min, 65 Bx 1% bez celulozy S5.6 JBT AE 4500 g / 5 min nie 20 min, 66 Bx <0.5% Obniżenie S5.7 JBT AE 4500 g / 5 min 0.5% 20 min, 68 Bx <0.5% S5.8 JBT AE 4500 g / 5 min 1% 20 min, 65 Bx <0.5% S5.9 JBT AE 4500 g / 5 min 2% 20 min, 66 Bx <0.5% zawartości osadów z lub bez celulozy S6.1 JBT AE nie nie 60 min, 66 Bx 14% Próbka kontrolna wewnętrzna S6.2 JBT AE 1000 g / 1 min nie 60 min, 65 Bx 1% Obniżenie S6.3 JBT AE 1000 g / 1 min 0.5% 60 min, 64 Bx 1% zawartości osadów S6.4 JBT AE 1000 g / 5 min nie 60 min, 69 Bx <0.5% z lub bez S6.5 JBT AE 1000 g / 5 min 0.5% 60 min, 68 Bx <0.5% celulozy S6.6 JBT AE 3000 g / 1 min nie 60 min, 68 Bx <0.5% S6.7 JBT AE 3000 g / 1 min 0.5% 60 min, 65 Bx <0.5% Obniżenie S6.8 JBT AE 3000 g / 5 min nie 60 min, 65 Bx <0.5% zawartości osadów z lub bez celulozy S6.9 JBT AE 3000 g / 5 min 0.5% 60 min, 65 Bx <0.5% [0044] Próby odwirowywania JBT AE wyraźnie pokazują, że wszystkie warunki testowane w badaniu - przyspieszenie zmieniające się od 1000 do 4500 g; - przez okres czasu od 1 do 5 minut; - z lub bez wykorzystania celulozy; - po czym następuje obróbka zagęszczania trwająca krócej lub dłużej; - odzyskiwanie JBT AE z pilota ECOSAF w ciągu 3 różnych dni, prowadzą do całkowitego obniżenia zawartości osadu obecnego w JBT AE.

9 PZ/4238/AGR 8 EP B1 Zastrzeżenia Patentowe 1. Sposób oczyszczania słodkiego soku z buraków znamienny tym, że: - dodaje się do oczyszczanego soku włókna celulozy w proporcji zawartej między 0,1 a 4%wagowymi, - filtruje się wymieniony sok przepuszczając przez warstwę pomocniczą filtrującą składającą się w 100% z włókien celulozy. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że proporcje włókien celulozy zawarte są korzystnie między 0,2 a 3% wagowymi. 3. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń znamienny tym, że filtracja przeprowadzana jest z pomocą filtra obrotowego z warstwą pomocniczą zeskrobywaną. 4. Sposób według jednego z zastrzeżeń od 1 do 3, znamienny tym, że filtracja jest końcowa. 5. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że etap filtracji jest poprzedzony etapem odwirowywania.

10 PZ/4238/AGR 9 EP B1 ODNOŚNIKI CYTOWANE W OPISIE Poniższa lista odnośników cytowanych przez zgłaszającego ma na celu wyłącznie pomoc dla czytającego i nie stanowi części dokumentu patentu europejskiego. Pomimo, że dołożono największej staranności przy jej tworzeniu, nie można wykluczyć błędów lub przeoczeń i EUP nie ponosi żadnej odpowiedzialności w tym względzie. Dokumenty patentowe cytowane w opisie NL C2 [0003] GB A [0004] EP A [0003] JP B [0004] EP A [0003] WO A [0005] [0007]