CN112805304B - 用于淀粉水合的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于淀粉(原淀粉或者经加工的淀粉，如阳离子淀粉)水合的方法，在该方法中在一个蒸煮容器(4)中利用水蒸气对淀粉的含水悬浮体进行处理并且同时施加剪力，其中在蒸煮容器(4)中通过引入水蒸气将含有淀粉的悬浮体加热到85℃与110℃之间的温度并且实施水合步骤，直到实现所期望的水合度为止。还说明了一种蒸煮容器(4)，其可在用于淀粉水合的方法的实施中使用。

Description

用于淀粉水合的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于淀粉水合的方法。
本发明同样涉及一种设备，该设备可以在实施本发明的方法时用作蒸煮容器。
背景技术
通过分解淀粉对淀粉进行处理的方法是众所周知的。在用于酶促分解淀粉的方法中，从储藏袋(“大袋”)或者贮仓中给一个制浆站供应原淀粉粉末，在该制浆站中将淀粉粉末添入水中并制成一种固体含量多达 35％的悬浮体(悬浮液)。将这样获得的淀粉悬浮体从制浆站泵送到一个蒸煮容器中，其中在制浆站中或者在将悬浮体从制浆站输送到一个蒸煮容器的泵之前或者之后计量添加引起分解的酶(一种淀粉酶)。通常在悬浮体进入蒸煮容器时，借助喷射蒸汽将悬浮体加热到85℃至95℃的温度，其中已经开始分解。
在通向蒸煮容器的进口中可以设置静态混合器或者其他内装部件，防止悬浮体直接贯穿流过和/或使悬浮体的流入变得更加均匀。
在已知的方法中，在蒸煮容器中为了所期望的分解程度借助体积缓冲调节停留时间。在用于进行酶促分解淀粉(原淀粉)的已知方法的不同设备中，在蒸煮容器中设置有搅拌器并且必要时设置有混合盘，用以使该方法加速。
借助一个泵将通过淀粉水合获得的浆糊从蒸煮容器中抽出和-如果使用了酶的话-泵送穿过一个灭活段。该灭活段通常是一个管道反应器，在该管道反应器中在起始处通过引入蒸汽将浆糊加热到120℃与 135℃之间的温度。经由管道体积和/或泵送功率控制灭活时间。
在通过将酶灭活而停止分解淀粉后，再对浆糊进行稀释并接着进行贮存。
利用迷宫式管代替蒸煮容器也是众所周知的，该迷宫式管安装在蒸汽喷射之后，其中可以达到一个足以实现所期望的分解程度的停留时间和经由剪刃在悬浮液中实现对材料的附加剪切。
在已知的方法中，只要蒸煮容器的规格尺寸相应大的话，其也可以在批量处理模式中使用。
已知方法的缺点是需要较大的设备，或者只能获得小的处理量。
在一个用于水合阳离子淀粉的已知方法中，从储藏袋(大袋)或者贮仓中为一个制浆站供应阳离子淀粉粉末并且将该粉末添入水中，其中制作固体含量达15％的悬浮体(悬浮液)。将淀粉悬浮体泵送到一个蒸煮管中。
在用于水合阳离子淀粉的已知方法中，蒸煮管是一个管道反应器，在该管道反应器中在起始处通过引入水蒸气将淀粉悬浮体加热到115℃至135℃。经由管道反应器的体积和/或泵送功率控制停留时间。在水合过程之后通常还进行稀释和接着将获得的浆糊贮存。
在对阳离子淀粉进行水合时，也可以在蒸汽喷射之后代替蒸煮管使用一个迷宫式管。
通过一个蒸煮容器(只要该蒸煮容器设计得足够大的话，使得也可以在批量处理模式中使用)替代蒸煮管同样是众所周知的。
由US 3,371,018 A、WO 2018/011401 A1和CH 513 980 A公知了用于分解淀粉的设备和方法。
由US 3,371,018 A已知，在水中使用细菌α淀粉酶(α-淀粉酶)在热作用下(225至350℉)将淀粉转换为用于造纸工业的成分。使用一个竖直反应塔，一个具有螺旋桨面的转子在该反应塔中旋转。设置有水平和竖直冲击面。应该产生一个具有向上定向的流动的搅拌效果。 US3,371,018A涉及通过细菌淀粉酶的淀粉连续转化，以获得可用于造纸工业中用于纸张上浆的产品。使用带有挡板和搅拌器的竖直反应器，该反应器应引起湍流。为了使添加的淀粉酶灭活，应引入蒸汽，并在引入蒸汽的地方保持敞开。
WO 2018/011401 A1说明了淀粉的酶促水解。在混合中应该给掺入酶的、需水解的淀粉施加剪力。WO 2018/011401 A1公开了一种生产水解淀粉的方法，其中使用了淀粉酶。所需的水可以以蒸汽的形式(直接蒸汽注入)供应，而蒸汽则应通过“适当的方式”供应。提及的是，在进行水解时，温度的设定可以与“剪切混合”同时进行。
根据DE 10 2007 011 409 A1，在制作酶促分解的淀粉浆糊时应该将淀粉浆糊输送给一个反应容器，在该反应容器中产生一个湍流的液流。在一个文丘里管状的凝胶化模块中通过酶的作用和利用蒸汽的加热制作淀粉浆糊。在DE 10 2007 011 409 A1中描述了一种生产酶分解淀粉糊的方法。目的是在反应容器中通过湍流实现酶与淀粉糊的良好混合。将淀粉糊进料到反应容器中或在反应容器中生产。搅拌器旨在在反应容器中产生可控的湍流状态。在DE 10 2007 011 409 A1中，在没有搅拌器的情况下，在向其供应蒸汽的糊化模块中进行糊化。没有蒸汽被送入反应容器，而是淀粉糊被送入反应容器。
US2010/159104A1描述了在120℃至180℃之间的温度下在蒸煮室中生产淀粉的胶体溶液。第0021段提到“分子间氢键的断裂和大分子的溶解”。第0039段提到了在第二步骤中将加压蒸汽引入淀粉的胶体溶液中 (也参见第0066段)。第0057段中提到应当使用搅拌装置。在第0068 段和第0069段中说明，应避免在“腔室底部”引入蒸汽，以免堵塞蒸汽分配环。在US2010/159104A1的图3中所示的装置中，蒸汽经由管路一次被馈送到蒸煮器的双壁并且一次被馈送到胶体溶液(第0101段和第 0102段)。这也适用于US2010/159104A1其他图中所示的蒸煮器。在 US 2010/159104 A1中没有指示在(未示出)搅拌工具的区域内供应蒸汽。
根据US3308037A应当生产可用于糊化/酶促水解的淀粉的“分解产物”。在US3308037AA中提出了通过管线向设备供应蒸汽。该设备将蒸汽在图1的下方引入锅炉，从图2的上方将蒸汽引入锅炉。在US3308037A 的锅炉中未提供搅拌器。
文件Guglielmo Santi提出了一种具有机械搅拌的生物反应器，将饱和蒸汽引入其中。蒸汽通过管线从下方进入反应器的底部。搅拌器在反应器底部上方一定距离处终止。
根据CH 513 980 A，对淀粉奶进行酶促分解，其中通过加热到140 至150℃使淀粉奶凝胶化。对获得的“糊状物”进行冷却并掺入酶和分解成麦芽糖糖浆。应该使用一个反应容器，其形式上为一个具有一个转子和具有导向板的“快速混合器”。因此，CH 513 980 A公开了一种方法，其中淀粉在120-160℃下糊化并用酶裂解以产生麦芽糖浆。“淀粉奶”通过直接或间接蒸汽加热进行加热。示出了用于在搅拌以及直接和间接加热的情况下进行该过程的系统。搅拌器配有叶片。蒸汽从下方在扩散器的区域中进入系统。导向板设置在扩散器上方，搅拌器设置在导向板上方。CH513980A中所示的搅拌器不适用于产生“剪力”，这就是为什么未提及剪力的原因。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于淀粉水合(无淀粉分解)的、改进的和更加经济地实施的方法和一种在实施该方法时可使用的蒸煮容器。
根据本发明，这个目的利用一种根据本发明的方法和利用一种根据本发明的设备得以实现。
根据本发明的一种用于淀粉水合的方法的特征在于以下方法步骤：
a)制作粉末状淀粉的含水悬浮体，
b)将悬浮体导入蒸煮容器中，
c)在蒸煮容器中利用水蒸气对悬浮体进行处理，其中通过机械作用对悬浮体施加剪力，该剪力通过具有带有肋条的分散盘的转子产生，并且从中空的设置在转子下方的环中和/或从中空的排挤体输送水蒸气，用以进行热机械式水合，在所述环中设置朝向转子定向的用于排出水蒸气的开口，并且
d)将至少部分转换为浆糊的淀粉从蒸煮容器中抽出。
e)可选地对浆糊进行稀释。
本发明方法的优点是：直接在一个蒸煮容器中通过将蒸汽引入该蒸煮容器中对淀粉悬浮体(悬浮液)进行加热，并且剪力作用到悬浮体上，因而能够实现更有利的工艺控制。
特别是在此优选：在蒸煮容器中将悬浮液加热到85℃与135℃之间的凝胶化温度。
本发明方法和本发明设备的优选的和有益的构造设计是从属权利要求的内容。
已知的分解工艺、即酶促淀粉分解、氧化淀粉分解、通过一种热/机械的水合方法的淀粉分解利用本发明方法和本发明设备得到改进。利用本发明方法和本发明设备通过一种热/机械的水合方法改进已知的分解工艺、即酶促淀粉分解、氧化淀粉分解。
本发明的热/机械式淀粉水合的优点在于：与氧化和酶促方法相比，将淀粉水合成浆糊不需要化学添加剂，因此这也仅仅导致微弱的摩尔质量变化。这又具有优点：经过热/机械式处理的原淀粉具有较高的化合力，因而能够获得较高的纸张强度。另外，由于微弱的摩尔质量变化实现了更高的淀粉生产率。
本发明的一个另外的优点在于：在本发明的热/机械式淀粉水合中不需要进行灭活。“热/机械式淀粉水合”的概念是指通过输入热量和通过使用剪力对淀粉处理，以获得浆糊。
根据本发明的用于实施本发明方法的设备的优点在于：其具有紧凑的结构，从而实现了小的循环量和短的停留时间。一个另外的优点在于：工艺参数如转速、温度、定子/转子设计具有良好的可调节性。
最后，在本发明的设备中能够加工高浓度的淀粉悬浮体。本发明设备的一个另外的优点在于：将蒸汽直接计量加入设备中，其中-如果使用酶的话-可以在设备(蒸煮器)之后计量添加酶。与传统的淀粉蒸煮器(管式蒸煮器、转化器等)相比，利用本发明的设备由于额外地添加了机械能量(剪力)产生显著的优点。
通过在本发明设备中与一个定子组合使用转子并且同时添加蒸汽，由于作用到淀粉悬浮体上的剪力之故产生使淀粉快速和易调节地凝胶化的结果。这又意味着能够缩短过程持续时间。一个另外的优点是：能够加工许多淀粉种类(例如玉米、小麦、马铃薯)。
如果在本发明设备中使用提高的反应温度(蒸煮温度)的话，实现的淀粉浆糊的粘度下降并且运行更加稳定。
通过机械式施加剪切，减少大胶质的淀粉颗粒，这对于降低获得的淀粉浆糊的粘度来说是重要的。
通过选择本发明设备的转子的形状(转子的高度和直径及其转速)，能够调节获得的淀粉浆糊的粘度。
用于淀粉水合的本发明方法的一个优点在于：可以为通过水合获得的浆糊添加至少一种酶，以便通过酶促分解和由此实施的对浆糊的所期望的小的粘度的调节获得例如可在造纸工业中使用的产品。
如果在本发明方法中使用一种酶的话，要么在过程中，要么在该过程结束时通过灭活使这种酶不起作用。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：水蒸气在转子的区域中通过至少一个用于水蒸气的流出口从中空的排挤体中流出，该排挤体设置在蒸煮容器中。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤c)中通过引入水蒸气将蒸煮容器中含有淀粉的悬浮体加热到85℃与135℃之间的温度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在1至5个小时的时间段内实施步骤c)。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤a)中制作作为固体材料的淀粉粉末含量最高为35至45％的悬浮体。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤b)之前将悬浮体加热到85℃与95℃之间的温度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在实施步骤c) 时通过选择在蒸煮容器中搅拌悬浮体的转速调节淀粉的水合度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在实施步骤c) 时通过选择悬浮体的通过量调节淀粉的水合度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在实施步骤c) 时通过选择悬浮体的温度调节淀粉的水合度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤d)之后对酶进行灭活。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：通过将浆糊加热到120℃与135℃之间的温度对酶进行灭活。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：通过引入水蒸气提高温度。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤c)中通过阻止悬浮体穿过蒸煮容器的流动和/或通过在蒸煮容器中或者之后对悬浮体进行静态混合来调节悬浮体通过蒸煮容器的通过量。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤a)中使用阳离子淀粉粉末制作悬浮体。
在一个可能的实施方式中，本发明方法的特征可在于：在步骤a)中使用原淀粉粉末制作悬浮体。
根据本发明的一种形式为蒸煮容器的设备用于实施上述方法的步骤 c)，该设备包括：容器；封盖；通入封盖中的用于悬浮体的管道；设置在封盖中的用于导出至少部分已转换的淀粉、即浆糊的管道；设置在容器内部的构造为导向板的定子铁芯；转子；和环形的排挤体，该排挤体的外表面与容器的内表面具有间距并且该排挤体的内部开口与转子同轴设置，该设备设有用于输送水蒸气的管道，该管道通入容器的内部。用于输送水蒸气的管道通入构造为中空的排挤体中，并且排挤体在其与管道的入口相对置的且与转子相邻的侧面上具有至少一个用于水蒸气的流出口，和/或用于输送水蒸气的管道通入具有至少一个用于水蒸气的流出口的中空的环中。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：用于输送水蒸气的管道通入构造为中空的排挤体中，并且排挤体在其与管道的入口相对置的和与转子相邻的侧面上具有至少一个用于水蒸气的流出口。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：流出口设置为分布在排挤体朝向转子的环形端面上。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：用于输送水蒸气的管道通入一个具有至少一个用于水蒸气的流出口的中空环中。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：环设置在转子的背向排挤体的那侧上。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：流出口设置在环朝向转子的壁中。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：环具有多个在其延伸尺寸上分布设置的流出口。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：定子铁芯从排挤体上凸起并且伸到容器的内表面为止。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：转子至少在其侧面之一上具有肋条。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：排挤体与转子的轴线同轴的开口呈漏斗形，其中开口的加宽区域指向容器的封盖。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：管道的轴线与环形排挤体和与转子同轴定向。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：分散盘上的肋条的高度从内向外增加。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：肋条相对径向平面斜置，转子的轴线位于该径向平面中。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：转子穿过容器的底部伸入容器内部。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：在管道的入口的区域中设置有一个起扩散器作用的收缩部。
在一个可能的实施方式中，本发明设备的特征可在于：收缩部通过一个环肋、特别是一个具有三角形横截面的环肋构成。
附图说明
从以下参照附图的说明中获得本发明的另外的细节和特征，在附图中示例性地示出了已知的设备和方法、本发明方法和本发明设备以及可根据本发明使用的蒸煮容器。附图中：
图1示意性地示出了用于酶促分解原淀粉的(已知)设备；
图2示意性地示出了用于水合阳离子淀粉的(已知)设备；
图3示出了一个设备，其用于实施一种对原淀粉进行酶促分解的(连续的)方法；
图4示出了一个设备，其用于实施对阳离子淀粉进行水合的本发明方法；
图5示出了用于酶促分解淀粉的已知方法的框图；
图6示出了用于水合阳离子淀粉的已知方法的框图；
图7示出了用于水合阳离子淀粉的本发明方法的框图；
图8部分地和以剖视图示出了一个蒸煮容器的两个实施方式，在实施本发明方法时可以使用该蒸煮容器，并且
图9示出了也适合用于实施本发明方法的设备。
具体实施方式
对能够在图1所示的设备中和根据图5的方框图连续执行的、用于需酶促分解的淀粉的已知方法可以描述如下：
作为原始成分使用：
原淀粉粉末；
水；
蒸汽；和
酶(淀粉酶)。
将淀粉粉末贮存在大袋1或者贮仓2中。从这个储备中将淀粉粉末提供给制浆站1。在这个制浆站3中将淀粉粉末添入水中并产生固体含量多达35％的悬浮体(悬浮液)。借助泵5将悬浮体(淀粉悬浮液)从那里泵送到蒸煮容器4中。可以从一个储备容器6在制浆站3中、在泵5 之前或者之后计量添加酶。在大部数设备中，在进入蒸煮容器4之前借助蒸汽喷射9将悬浮体加热到凝胶化温度(85℃至95℃)。
此外，可以在蒸煮容器4的进口中安装静态混合器或者其他内装部件，以防止悬浮体直接贯穿流过并且使流入变得更加均匀。在实际的蒸煮容器4中，借助体积缓冲为所期望的分解程度调节到所需的停留时间 (8至20分钟)。在蒸煮容器4中安装有搅拌器和/或混合盘，以便通过如下方式加速分解过程，即，将剪力引入到蒸煮容器4内的悬浮体中。
借助泵7将浆糊从蒸煮容器4中连续抽出并泵送通过一个灭活段8。该灭活段8是一个管道反应器，在该管道反应器中在起始处借助蒸汽喷射9将浆糊加热到120℃至135℃，其中可以经由管道体积和/或泵送功率控制灭活时间。在分解过程结束之后，获得的浆糊可选地利用来自管道15的水进行稀释并接着进行贮存。
众所周知，在蒸汽喷射之后代替蒸煮容器4设置一个迷宫式管，在该迷宫式管中首先能够实现必要的停留时间，其次经由剪刃实现对悬浮体的额外剪切。
如果蒸煮容器设计得相应大的话，其也可以在批量处理模式中使用。然后在蒸煮容器4中进行从悬浮液制作起的全部方法步骤。缺点是需要较大的设备，或者能够进行相应小的处理量。
在用于阳离子淀粉的水合过程的已知方法中–该方法可以在图2所示的设备中实施并且根据图7所示的框图运行-可以进行以下步骤：
作为原始成分使用：
阳离子淀粉粉末；
水；和
蒸汽。
将淀粉粉末贮存在大袋1或者贮仓2中，从这个储备中为制浆站3 提供供应。在这个制浆站3中将粉末添入水中并产生固体含量多达15％的悬浮体(悬浮液)。将淀粉悬浮液从那里泵送到蒸煮管10中。
蒸煮管10是一个管道反应器，在该管道反应器中在起始处借助蒸汽喷射9将淀粉悬浮液加热到115℃至135℃，其中可以经由管道体积和/ 或泵送功率控制停留时间。在水合过程之后，根据具体情况还对获得的浆糊(已经水合的淀粉)进行稀释(来自管道15的水)并接着进行贮存。
众所周知，在蒸汽喷射9之后代替蒸煮管10设置一个迷宫式管，在该迷宫式管中首先能够实现必要的停留时间，其次经由剪刃实现对悬浮体的额外剪切。
可以通过一个蒸煮容器10代替蒸煮管。如果蒸煮容器10设计得相应大的话，其也可以在批量处理模式中使用。然后在蒸煮容器10中进行从悬浮液制作起的全部方法步骤。缺点是需要较大的设备，或者能够进行相应小的处理量。
可以在一个图4示出的和使用图8所示出的蒸煮容器的设备中实施用于水合阳离子淀粉的本发明方法，其中该方法可以按照图7所示的框图运行。在此，可以详细地进行以下步骤：
作为原始成分使用：
阳离子淀粉粉末；
水；和
蒸汽。
将淀粉粉末贮存在大袋1或者贮仓2中。从这个储备中给制浆站3 提供供应。在这个制浆站3中将粉末添入来自管道11的水中并产生固体含量多达35％的悬浮体(悬浮液)。利用泵5将淀粉悬浮液从那里泵送到蒸煮器4中。
经由管道13直接向蒸煮器4中进行蒸汽喷射，在该蒸煮器中将悬浮体加热到凝胶化温度(85℃至135℃)。
附加地，可以在下游安装静态混合器或者其他内装部件，以防止悬浮体直接贯穿流过蒸煮器4，和/或使水合过程变得更加均匀。在蒸煮器 4中可以借助改变转速、改变处理量和/或蒸煮温度调节所期望的淀粉特性。
可选地，获得的浆糊利用来自管道15的水进行稀释并接着进行贮存。
可以在实施用于水合阳离子淀粉的本发明方法中使用的设备(蒸煮器4)可以具有在图8中示出的构造。
用作蒸煮容器4的本发明设备包括一个容器40，该容器在其上侧上通过一个封盖41封闭。一个转子42从下方伸入容器40中，该转子支承在一个设置在容器40下方的支承体(未示出)中。
转子42进入容器40的通道通过滑环密封件43密封。
转子42通过滚动轴承(未示出)支承在支承体中。
转子42在其设置在容器40的下部区域中的部分中支承分散盘44，该分散盘在其上侧面上具有肋条45，这些肋条相对径向方向斜置。在此，在一个实施方式中如此选择肋条45针对转子42的旋转方向的定向，即肋条45的径向内侧端部相对于旋转方向要比该肋条的径向外侧端部更靠前面。
在一个改动的实施方式中，肋条45如下定向：其径向外侧端部相对于旋转方向比其径向内侧端部更靠后面。
此外，肋条45的高度可以从内向外增加。
分散盘44的上侧面上的肋条45例如是弯曲的。弯曲的肋条45要么如此定向，即肋条45的凸状侧面相对于分散盘44的旋转方向指向前面，要么如此定向，即凸状侧面相对于分散盘44的旋转方向指向后面。
分散盘44的上侧面上的肋条45因此也可以是如此弯曲的，即该肋条45的凹状侧面相对于分散盘44的旋转方向指向前面或者后面。
分散盘44的上侧面上的肋条45也可以是直的肋条。
通过设置在蒸煮容器40(蒸煮器)中的、具有分散盘44的、旋转的转子42将剪力加载到引入到容器40中的淀粉悬浮体中，这有助于淀粉的水合
转子42具有例如100至150mm、优选130mm的直径并且包括分散盘44上的肋条45在内具有例如3至10mm、特别是5至7mm的高度。转子42例如以3000与5000转/分钟的转速旋转。转子42的转速根据其直径选择，以实现必要的圆周速度。
在转子42上，在分散盘44上方设置有一个具有桨叶47的螺旋桨46，该螺旋桨在需处理的悬浮液中产生一个向下指向分散盘44的液流。螺旋桨46的设置并不是必不可少的。
管道50与转子42同轴地通入封盖41中，悬浮液通过该管道流入容器40中。
在封盖41的内侧面上向内指向地设置有一个锥形凸出部51，用于输送悬浮液的管道50通入该凸出部的中心。
管道50的这个设置产生将在容器40内循环中的悬浮液与新输送到容器40中的悬浮液最佳混合的结果。
由于在管道50的端部上(进入容器40的入口)设置有一个起扩散器作用的收缩部52(通过一个横截面呈三角形的环肋构成)，所以有助于将输送的悬浮液与已经处于容器40中并经过处理的悬浮液的上述混合。
环绕着输送管道50设置有用于导出经处理的悬浮液(水合的淀粉) 的多个(或者至少一个)导出管道。
封盖41与容器40通过螺纹连接。
在容器40的内腔中设置有一个环形的排挤体60，该排挤体的内部开口可以构造为例如漏斗形的。在排挤体60的外表面与容器40的壁的内侧面之间有一个环形通道，悬浮液在离开分散盘44之后在该通道内向上流动。通过排挤体60的内部开口，悬浮液(可选地借助于转子42上的螺旋桨45的支持)向下朝向分散盘44流动。
在所示出的实施例中，转子42的上端部通过一个成形为有利于流动的护罩遮盖，该护罩借助内六角螺栓(或螺钉)固定在转子42中。
在排挤体60的外侧面上设置有定子铁芯61作为导向板，该定子铁芯跨过排挤体60的外侧面与容器40(特别是在其下部部分中)的壁的内侧面之间的环形通道(空隙)，即以其自由边缘贴靠在容器40的壁的内侧面上。
为了将排挤体60固定保持在容器内部，可以设置紧固螺栓(或螺钉)。
在图8左侧示出的蒸煮容器4的实施方式中，排挤体60构造为中空的并且经由穿过蒸煮容器4的壳体40的封盖41的管道62得到蒸汽供应。管道62在设计为中空的排挤体60的上部端面中进入。排挤体60在其下侧面上-围绕排挤体60的内部开口分布地-拥有多个流出口63，使得经由管道62导入排挤体60的内腔中的蒸汽能够在转子42的区域中、特别是在其分散盘44的区域中流入容器40的内腔中。
在图8右侧示出的实施方式中设置有一个中空的环70(扩散器环)，在该环中设置有用于水蒸气流出的开口。如在图9右侧示出的那样，环 70设置在转子40的分散盘44背向排挤体60的那侧上，其中环70中的流出口指向上方，就是说，指向排挤体40的方向。出于清楚的原因，在图9中未示出为环70输送蒸汽(水蒸气)的管道。
对于一定的使用情况来说，如果既经由构造为中空的排挤体60，也经由环70将蒸汽输送到蒸煮容器4的容器40的内腔中的话，能够是有利的。
在图9 示出的、用于淀粉处理(淀粉水合)的设备中，在淀粉分散蒸煮器(例如蒸煮容器4)中不添加酶的情况下使淀粉凝胶化。在凝胶化之后，为浆糊在淀粉蒸煮器的出口后计量添加酶并且借助静态混合器混合均匀。在借助相应的管结构实现的可变停留时间之后，通过提高温度对酶进行灭活。其中的优点：
a)将淀粉凝在分子重量几乎不减少的情况下在淀粉分散蒸煮器(例如蒸煮容器4)中凝胶化，和
b)能够利用接下来的酶处理根据用户要求对淀粉特性如粘度和水合度进行个别调节。
此外，通过在淀粉分散蒸煮器(例如蒸煮容器4)中输入剪切能量也可以影响另外的应用。
图9示出了一个设备，在该设备中可以实施本发明方法的上述实施方式。
图9中示出的设备包括一个蒸煮容器4(“淀粉分散蒸煮器”)，该蒸煮容器可以如在图9中示出的蒸煮容器4那样构造。一个管道20通入蒸煮容器4中，通过该管道利用一个泵22从一个用于酶的储备容器21输送酶(非根据本发明)。
经由一个另外的管道23，利用泵24将淀粉输送到蒸煮容器4中。
通过一个管道25将(水)蒸汽引入蒸煮容器4中。
经由一个管道26将已经水合成浆糊的淀粉从蒸煮容器4中抽出。从一个储备容器28中(借助一个泵29)在一个静态混合器27之前将酶混入。
在蒸煮容器4的下部区域中，可以经由管道30在泵31的支持下输送水作为滑环密封件43的密封水。
以下对本发明方法的示例进行阐述：
示例1：
将水掺入湿度为13％的小麦淀粉(Collamyl 7411)中，以获得小麦淀粉含量为重量的30％的悬浮体。在一个图9所示的设备中在115℃的蒸煮温度下以750升/小时的通过量将这样获得的悬浮体凝胶化。紧接在在图9示出的设备之后，在一个静态混合器之前以4.28升/小时的恒定量计量添加酶V Warozym A152。图9所示的设备中使用的转子42具有 7mm的高度。
利用一个直径为130mm的转子42在转子转速为4200转/分钟时，在驱动转子42的电机的电流消耗为35安培的情况下获得粘度为 12500mPas的浆糊。
示例2：
如在示例1中说明的那样运行，其中将转子转速提高到4400转/分钟并且电机的电流消耗为41安培。获得粘度为9700mPas的浆糊。
示例3：
如在示例1中说明的那样运行，其中将转子转速提高到4400转/分钟并且以2.14升/小时的量添加酶。获得粘度为9500mPas的浆糊。
示例4：
如在示例3中说明的那样运行，其中将酶添加提高到4.28升/小时。获得粘度为7800mPas的浆糊。
示例5：
如在示例3中说明的那样运行，其中将酶添加提高到8.56升/小时。获得粘度为7400mPas的浆糊。
示例6：
如在示例1中说明的那样运行，其中以4400转/分钟的转子转速和利用一个直径为130mm的转子42运行。将反应温度调到100℃，驱动转子42的电机的电流消耗为38安培。获得的浆糊具有13950mPas的粘度。
示例7：
如在示例6中说明的那样运行，其中将反应温度调到115℃。电机的电流消耗为35安培。浆糊具有9700mPas的粘度。
示例8：
如在示例1中说明的那样运行，其中反应温度为115℃和转子42以 4400转/分钟的转速运行。转子42具有130mm的直径和5mm的高度。电机的电流消耗为37安培。达到的浆糊粘度为10700mPas。
示例9：
如在示例8中说明的那样运行，其中使用一个高度为7mm的转子 42并且电机的电流消耗为41安培。结果获得粘度为9700mPas的浆糊。
示例10：
将湿度为13％的马铃薯淀粉(Collamyl 9100)加入水中，以获得马铃薯淀粉含量为重量的20％的悬浮体。在一个图9所示的设备中在115℃的温度下以750升/小时的通过量将这样获得的悬浮体凝胶化。在图9示出的设备之后，然而在静态混合器之前添加示例1中的酶。
将从图9所示的设备中流出的悬浮体引导穿过一个反应长度为 7500mm的管道反应器。结果获得粘度为1660mPas的浆糊并且获得的淀粉浆糊清澈和最佳溶解。
示例11：
如在示例10中说明的那样运行，条件是：管道反应器的反应长度为 10000mm。获得的淀粉浆糊的粘度为1540mPas。淀粉浆糊清澈并且淀粉得到最佳溶解。
示例12：
如在示例10中说明的那样运行，其中使用马铃薯淀粉含量为重量的 25％的悬浮体。获得的淀粉浆糊清澈并且淀粉得到最佳溶解。
示例13：
用水将湿度为13％的小麦淀粉混合成30％的悬浮体并且在98℃下在图9所示的设备中进行水合。图9所示的设备中的转子高度为7mm。在图9所示的设备之后直接计量添加酶(Warozym A152)并且在悬浮体从图9所示的设备中流出之后保持95℃的温度。接着利用60℃的热水和以 240升/小时的通过量进行再稀释。在恒定转子转速为4200转/分钟和酶添加为1400毫升/小时的情况下可以实现440mPas的浆糊粘度。
示例14：
如在示例13中说明的那样运行，其中以1800毫升/小时的量进行酶添加。获得的淀粉浆糊的粘度为240mPas。
示例15：
如在示例13中说明的那样运行，其中将酶添加提高到2.200毫升/ 小时。获得的淀粉浆糊的粘度为140mPas。
示例16：
如在示例13中说明的那样运行，其中采用3800转/分钟的转子转速和直径为130mm的转子。实现的浆糊粘度为580mPas。
示例17：
如在示例17中说明的那样运行，其中采用4200转/分钟的转子转速。获得粘度为270mPas的淀粉浆糊。
示例18：
如在示例16中说明的那样运行，其中将转子转速提高到4800转/分钟。获得的淀粉浆糊粘度为250mPas。
示例19：
如在示例16中说明的那样运行，其中采用5000转/分钟的转子转速。获得的淀粉浆糊具有180mPas的粘度。
示例20：
用水将将阳离子化的马铃薯淀粉(Cationamyl 9853K)混合成马铃薯淀粉含量为7.5％的悬浮体。以500升/小时的通过量在图9所述的设备中在98℃的情况下对这样获得的悬浮体进行蒸煮，接着再稀释到4％的含量。在这个示例中由于在较高稠度中的内部摩擦实现了更好的水合。通过借助显微镜的检查能够可视地证明这一点。
示例21：
如在示例20中说明的那样对马铃薯淀粉含量为15％的悬浮体进行加工，其中在图9所示的设备中在110℃下进行水合。淀粉浆糊在纸张强度较高的同时产生较低的孔隙度，这一点利用实验室检验单得到证明。
综上所述，可以对本发明的一个实施例描述如下：
在一个用于淀粉水合(原淀粉或者经加工的淀粉，如阳离子淀粉) 的方法中在一个蒸煮容器4中利用水蒸气对淀粉的含水悬浮体进行处理并且同时施加剪力，其中在蒸煮容器4中通过引入水蒸气将含有淀粉的悬浮体加热到85℃与110℃之间的温度并且实施水合步骤，直到实现所期望的水合度为止。

Claims (31)

1.一种用于淀粉水合的方法，其特征在于以下方法步骤：
a)制作粉末状淀粉的含水悬浮体，
b)将悬浮体导入蒸煮容器(4)中，
c)在蒸煮容器(4)中利用水蒸气对悬浮体进行处理，其中通过机械作用对悬浮体施加剪力，该剪力通过具有带有肋条的分散盘的转子产生，并且从中空的设置在转子下方的环(70)中输送水蒸气和/或水蒸气从设置在蒸煮容器(4)中的中空的排挤体(60)通过在转子(42)的区域中的至少一个用于水蒸气的流出口(63)流出，用以进行热机械式水合，在所述环中设置朝向转子(42)定向的用于排出水蒸气的开口，并且
d)将至少部分转换为浆糊的淀粉从蒸煮容器(4)中抽出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：设有对浆糊进行稀释的步骤e)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤c)中通过引入水蒸气将蒸煮容器(4)中含有淀粉的悬浮体加热到85℃与135℃之间的温度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在1至5个小时的时间段内实施步骤c)。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤a)中制作作为固体材料的淀粉粉末含量最高为35至45％的悬浮体。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤b)之前将悬浮体加热到85℃与95℃之间的温度。
7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在实施步骤c)时通过选择在蒸煮容器中搅拌悬浮体的转速来调节淀粉的水合度。
8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在实施步骤c)时通过选择悬浮体的通过量来调节淀粉的水合度。
9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在实施步骤c)时通过选择悬浮体的温度来调节淀粉的水合度。
10.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：给在权利要求1的步骤d)之后获得的浆糊添加酶，并且包含在浆糊中的淀粉在酶的作用下分解。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：对酶进行灭活。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：通过将浆糊加热到120℃与135℃之间的温度对酶进行灭活。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：通过引入水蒸气提高温度。
14.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤c)中通过阻止悬浮体穿过蒸煮容器(4)的流动和/或通过在蒸煮容器(4)中或者之后对悬浮体进行静态混合来调节悬浮体通过蒸煮容器(4)的通过量。
15.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤a)中使用阳离子淀粉粉末制作悬浮体。
16.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤a)中使用原淀粉粉末制作悬浮体。
17.一种形式为蒸煮容器(4)的设备，其用于实施如权利要求1所述的方法的步骤c)，该设备包括：容器(40)；封盖(41)；通入封盖中的用于悬浮体的管道(50)；设置在封盖(41)中的用于导出至少部分已转换的淀粉、即浆糊的管道；设置在容器(40)内部的构造为导向板的定子铁芯(61)；转子(42)；和环形的排挤体(60)，该排挤体的外表面与容器(40)的内表面具有间距并且该排挤体的内部开口与转子(42)同轴设置，其特征在于，设有用于输送水蒸气的管道(62)，该管道通入容器(40)的内部，
用于输送水蒸气的管道(62)通入构造为中空的排挤体(60)中，并且排挤体(60)在其与管道(62)的入口相对置的且与转子(42)相邻的侧面上具有至少一个用于水蒸气的流出口(63)，和/或
用于输送水蒸气的管道(62)通入具有至少一个用于水蒸气的流出口的中空的环(70)中。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于：流出口(63)设置为分布在排挤体(60)的朝向转子(42)的环形端面上。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于：环(70)设置在转子(42)背向排挤体(60)的那侧上。
20.如权利要求17或19所述的设备，其特征在于：流出口设置在环(70)朝向转子(42)的壁中。
21.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：环(70)具有多个在其延伸尺寸上分布设置的流出口。
22.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：定子铁芯(61)从排挤体(60)上凸起并且伸到容器(40)的内表面为止。
23.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：转子(42)至少在其侧面之一上具有肋条(45)。
24.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：排挤体(60)的与转子(42)的轴线同轴的开口呈漏斗形，其中开口的加宽区域指向容器(40)的封盖(41)。
25.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：管道(50)的轴线与环形排挤体(60)和与转子(42)同轴定向。
26.如权利要求23所述的设备，其特征在于：转子(42)的分散盘(44)上的肋条(45)的高度从内向外增加。
27.如权利要求23所述的设备，其特征在于：肋条(45)相对径向平面斜置，转子(42)的轴线位于该径向平面中。
28.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：转子(42)穿过容器的底部伸入容器(40)内部。
29.如权利要求17至19中任一项所述的设备，其特征在于：在管道(50)的入口的区域中设置有起扩散器作用的收缩部(52)。
30.如权利要求29所述的设备，其特征在于：收缩部(52)通过环肋构成。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于：收缩部(52)通过具有三角形横截面的环肋构成。
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