DD150427A1

DD150427A1 - METHOD FOR OBTAINING LIQUID MATERIALS FROM AN AT LEAST PARTIAL DISTURBED (DESINTEGRATED) CELL TISSUE

Info

Publication number: DD150427A1
Application number: DD21547479A
Authority: DD
Inventors: Karl Heilscher; Uwe Alex
Original assignee: Karl Heilscher; Uwe Alex
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1981-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung loeslicher Substanzen aus pflanzlichen Produkten. Es ist das Ziel, die Vorteile der Verfahrenskombination Pressen und Extrahieren weiter auszubauen und in Abhaengigkeit von den spezifischen Eigenschaften des Gutes und den gewuenschten Endprodukten innerhalb kuerzester Zeit bis zu 95 % der loeslichen Substanz kontinuierlich zu gewinnen. Das zerkleinerte eventuell thermisch oder/und enzymatisch zusaetzlich vorbehandelte Gut wird kontinuierlich gepreszt. Ziel des Pressens ist es, im preszbaren Zellverband, mit noch semipermeablen Zellwaenden, durch das Pressen eine hoechstmoegliche Konzentration der in den Zellen eingeschlossenen Loesung zu erreichen. Aus preszbarem Gut, in dem durch Pressen keine Konzentrationserhoehung mehr erreichbar ist, soll soviel als moeglich Fluessigkeit abgetrennt werden, um die folgenden Extraktionsstufen soweit als moeglich zu entlasten. Nicht preszbares und trockenes Gut wird nach Vorbehandlung direkt der Extraktion zugefuehrt.The invention relates to a method for obtaining soluble substances from plant products. The aim is to further expand the advantages of the process combination of pressing and extracting and, depending on the specific properties of the material and the desired end products, to win within a very short time up to 95% of the soluble substance continuously. The comminuted possibly thermally or / and enzymatically additionally pretreated material is pressed continuously. The aim of the pressing is to achieve the highest possible concentration of the solution enclosed in the cells in the compressible cell structure, with semipermeable cell walls, by pressing. From preszbarem Good, in which by pressing no concentration increase is more achievable, as much as possible liquid should be separated to relieve the following extraction stages as far as possible. Unpredictable and dry material is fed directly to the extraction after pretreatment.

Description

Verfahren zur Gewinnung von löslichen Stoffen aus ZellgewebeProcess for obtaining soluble substances from cell tissue

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von löslichen Stoffen aus einem mindestens teilweise zerstörten (desintegrierten) Zellgewebe, insbesondere zur Gewinnung löslicher Substanzen aus pflanzlichen Produkten.The invention relates to a method for obtaining soluble substances from an at least partially destroyed (disintegrated) cell tissue, in particular for obtaining soluble substances from plant products.

Characteristic of the known technical solutions

Bekannt sind Verfahren zur Gewinnung löslicher Substanzen •durch Pressen oder Extrahieren. Durch Pressen können von einem Gewebe eingeschlossene, vorwiegend in Wasser gelöste Substanzen bis zu maximal 80 % im guten Mittel ohne Zusatz eines Lösungsmittels gewonnen werden, wobei vor allem bei hohen Durchsat zl ei st ung en die Flüssigkeitsgewinnungsdauer in der Presse oft über 1 h beträgt (KARDOS, E.: Obst- und Gemüsesäfte).Methods are known for obtaining soluble substances by pressing or extracting. By pressing, substances enclosed by a tissue and dissolved predominantly in water can be obtained up to a maximum of 80 % in the good medium without the addition of a solvent, the liquid recovery time in the press often being over 1 h, especially at high throughputs ( KARDOS, E .: fruit and vegetable juices).

Durch Extrahieren lassen sich über 95 % der löslichen Substanzen aus wasserreichen frischen, wie auch getrockneten pflanzlichen Produkten gewinnen, jedoch bei Einsatz größerer Mengen Lösungsmittel und einem Zeitaufwand von 2 bis 3 h bei kontinuierlicher Gestaltung des Prozesses (DOUSSE, R.; UGSTAD, E.; Anwendung der Fest-Flüssig-Extraktion für die Herstellung von Fruchtsaft, Lebensmittelwissenschaft und Technologie, 1975, S.255-264).By extracting, more than 95 % of the soluble substances can be obtained from water-rich fresh as well as dried vegetable products, but with the use of larger amounts of solvent and a time of 2 to 3 hours with continuous formation of the process (DOUSSE, R .; UGSTAD, E. ; Application of the solid-liquid extraction for the production of fruit juice, food science and technology, 1975, p.255-264).

Bekannt sind auch Kombinationen von Extrahieren und nachpressen des extrahierten Gutes zur weitgehenden Abtrennung des Lösungsmittels aus dem ausgelaugten Extraktionsgut. Diese Kombinationen haben den Nachteil, daß sie einen erheblichen Zeitaufwand und den Einsatz größerer Mengen Lösungsmittel erfordern (SCHNEIDER, P.: Technologie des Zuckers, 1968),Also known are combinations of extraction and repressing of the extracted material for substantial separation of the solvent from the leached extraction material. These combinations have the disadvantage that they require a considerable expenditure of time and the use of relatively large amounts of solvent (SCHNEIDER, P .: Technologie des Zuckers, 1968),

Bekannt ist ferner die Korabination von mehrfachem Pressen und Extrahieren diskontinuierlich in einer oder mehreren Pressen. Dabei wird der Zellenverband in einem oder mehreren Preßvorgängen nur teilweise und erst in dem letzten Preßvorgang optimal ausgepreßt, wobei der teilweise ausgepreßte Zellenverband vor dem letzten Preßgang mit Lösungsmitteln und vor jedem vorhergehenden Preßgang mit, bezogen auf seine eigene Konzentration, noch lösungsfähiger Flüssigkeit vermischt wird. Um die Ausbeuten zu erhöhen, werden dem Trester zellaufschließende Enzyme naoh dem ersten oder weiteren Preßgängen beigemengt. Eine thermische Behandlung bringt eine weitere Erhöhung der Ausbeuten^SRD-OS 2,606.9877.Also known is the correspondence of multiple pressing and extraction discontinuously in one or more presses. In this case, the cell structure is pressed in one or more pressing operations only partially and optimally pressed only in the last pressing, wherein the partially squeezed cell structure before the last press cycle with solvents and before each Preßgang with, based on its own concentration, still soluble liquid is mixed. In order to increase yields, cell-disrupting enzymes are added to the pomace during the first or subsequent press cycles. A thermal treatment brings a further increase in yields ^ SRD-OS 2,606,987.

Verbunden mit der diskontinuierlichen Gestaltung ist zugleich ein hoher Zeitaufwand. Unbeachtet dabei bleibt die Möglichkeit, mit der Presse in der 1. und evtl. auch 2. Stufe die Konzentration der im frischen Zellenverband eingeschlossenen Lösung zu erhöhen und damit die nachfolgende Extraktion zu beschleunigen sowie der Umstand, daß die Extraktionsgeschwindigkeit von löslichen Stoffen aus einem Zellverband in den ersten Minuten weitaus höher ist als danach.Associated with the discontinuous design is also a lot of time. Notwithstanding this, it remains possible to use the press in the 1st and possibly also 2nd stage to increase the concentration of the solution enclosed in the fresh cell structure and thus to accelerate the subsequent extraction and the fact that the rate of extraction of soluble substances from a cell structure in the first few minutes is much higher than afterwards.

Bekannt ist ferner, daß mit der Kombination von je 10 bis 13 Preß- und Extraktionsstufen die Gewinnung löslicher Substanz aus Zuckerrüben auf rd. 30' reduziert werden kann. Dabei wird das Extraktionsgut im Gegenstrom zum Extraktionsmittel von Stufe zu Stufe geführt. Die Extraktionsdauer sollIt is also known that with the combination of 10 to 13 pressing and extraction stages, the recovery of soluble substance from sugar beets to approx. 30 'can be reduced. The extraction material is passed in countercurrent to the extractant from stage to stage. The extraction time should

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zwischen 1 und 3 min; der Preßdruck nicht über 1 kpm und nicht über 1 min betragen (ROHDE, G.: Studie über die Möglichkeiten einer beschleunigten Extraktion von Zuckerrüben. Dissertation - Institut f. Zuckertechnologie - Humboldt-Universität zu Berlin 1962 und ROHDS, G.: Möglichkeiten einer beschleunigten Extraktion von Zuckerrüben. Zuckererzeuggung 6 (1962) Nr. 10, S. 250-256; Nr. 11, S. 278-283; Nr. S, 319-323).between 1 and 3 minutes; the compression pressure does not exceed 1 kpm and does not exceed 1 minute (ROHDE, G .: Study on the possibilities of accelerated extraction of sugar beet.) Dissertation - Institute of Sugar Technology - Humboldt University Berlin 1962 and ROHDS, G .: Possibilities of accelerated extraction Extraction of Sugar Beets Sugar Production 6 (1962) No. 10, pp. 250-256, No. 11, pp. 278-283, No. S, 319-323).

Nachteilig hierbei ist der hohe technische Aufwand und die mit dem mehrmaligen Pressen verbundene starke mechanische Beanspruchung des Extraktionsgutes, was zu Störungen und in Abhängigkeit von der Qualität des Extraktionsgutes auch bis zu einem völligen Ausfall der Anlage führt.The disadvantage here is the high technical complexity and associated with the repeated pressing strong mechanical stress of the extraction material, which leads to disturbances and depending on the quality of the extraction material to a complete failure of the system.

Object of the invention

Es 1st das Ziel der Erfindung, die Vorteile der Verfahrenskomblnation Pressen und Extrahieren weiter auszubauen und in Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften des Gutes und den gewünschten Endprodukten innerhalb kürzester Zeit bis zu 95 % der löslichen Substanz kontinuierlich, auch aus großen Mengen Gewebesubstanζ zu gewinnen·It is the object of the invention to further expand the advantages of the process combination of pressing and extraction and, depending on the specific properties of the product and the desired end products, to win within a short time up to 95 % of the soluble substance continuously, even from large quantities of tissue substrate.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung noch semipermeabler Zellwände bei frischem Gewebe, durch Gestaltung des Regimes bei der ersten Presse (Zeit und Druck) die größtmögliche Konzentration löslicher Substanz im Gewebe zu erreichen, die Grenzschicht bei der Extraktion selbst so gering wie möglich zu halten und über das Pressen zwischen den Extraktionsstufen Haftlösungsmittel und das in den Interzellularräumen befindliche Lösungsmittel weitgehend zu entfernen·The invention is based on the object of exploiting still semipermeable cell walls in fresh tissue, by design of the regime in the first press (time and pressure) to achieve the greatest possible concentration of soluble substance in the tissue, the boundary layer in the extraction itself as low as possible and to largely remove adhesive solvent and the solvent in the intercellular spaces by pressing between the extraction stages.

Erfindungsgemäß wird das zerkleinerte evtl· thermisch oder/ und enzymatisch zusätzlich vorbehandelte Gut, nach Prüfung seiner Preßbarkeit, mit dem nach dem Prüfungsergebnis festgelegten Regime, kontinuierlich gepreßt· Ziel des Pressens ist es, im preßbaren Zellverband, mit noch semipermeablen Zellwänden, durch das Pressen eine höchstmögliche Konzentration der in den Zellen eingeschlossenen Lösung zu erreichen· Aus preßbarem Gut, in dem durch Pressen keine Konzentrationserhöhucg mehr erreichbar ist, soll soviel als möglich, Flüssigkeit abgetrennt werden, um die folgenden Extraktions-According to the invention, the shredded material which may additionally have been pretreated thermally and / or enzymatically, after checking its compressibility, is pressed continuously with the regime determined according to the test result. The aim of the pressing is, in the compressible cell structure, with still semi-permeable cell walls, by pressing To achieve the highest possible concentration of the solution enclosed in the cells. From pressable material in which no increase in concentration can be achieved by pressing, as much liquid as possible should be separated in order to obtain the following extraction

stufen, soweit als möglich, zu entlasten. Nicht preßbares und trockenes Gut wird, nach der wie oben beschriebenen Vorbehandlung, direkt der Extraktion zugeführt.to relieve as much as possible. Nonpressible and dry material is, after the pretreatment as described above, fed directly to the extraction.

Die Extraktion erfolgt innerhalb einer Stufe im Gleichstrom, wobei das Gut intensiv (turbulent) mit dem Extrakt!onsmittel vermischt wird. Die Extraktionszeit ist so zu wählen, daß pro Stufe Extraktionsraten zwischen 0,6 und 0,7 erreicht werden, das sind, weitgehend unabhängig von der Partikelgröße, in der Regel weniger als 3 min. Das Extraktionsmittel wird über eine nachfolgende Abtropfstrecke zum großen Teil und in der folgenden Presse weitgehend abgetrennt und im Gegenstrom zum Extraktionsgut in die nächste Stufe gefördert·The extraction is carried out in one step in cocurrent, wherein the material is mixed intensively (turbulent) with the extractant. The extraction time should be chosen so that extraction rates between 0.6 and 0.7 are achieved per stage, which are, largely independent of the particle size, usually less than 3 min. The extractant is extensively separated by a subsequent drip path and in the following press and conveyed in countercurrent to the extraction material in the next stage ·

Das auf die Extraktion folgende Pressen hat das Ziel Haftflüssigkeit weitgehend und auch die in den Interzellularräuraen eingeschlossene Flüssigkeit zum großen Teil abzutrennen« Erfahrungsgemäß genügen dazu Drücke um 1 kp · cm"" . In der letzten Presse, vor Abgang des Extraktionsgutes, wird das Lösungsmittel maximal durch Pressen zurückgewonnen. Das Preßregime dafür ist entsprechend der PreßbarkeitsbeStimmung für den Rückstand zu wählen.The purpose of the presses following the extraction is to largely separate the adhesive liquid and also to largely separate the liquid trapped in the intercellular räuraen. Experience has shown that pressures of 1 kp · cm "suffice. In the last press, before the extraction of the extraction material, the solvent is maximally recovered by pressing. The Preßregime for this is to choose according to the PreßbarkeitsbeStimmung for the residue.

Erfindungsgemaß können mindestens 95 % der löslichen Substanz aus z.T. zerstörten Geweben in 5 Stufen, nach einleitenden Pressen oder in 6 Stufen, ohne einleitendes Pressen, in einem Zeitraum von 30 bis 40 min gewonnen werden.According to the invention, at least 95% of the soluble substance can be obtained from partially destroyed tissues in 5 stages, after preliminary pressing or in 6 stages, without preliminary pressing, in a period of 30 to 40 minutes.

Das In wesentlichen Teilen bereits erfahrungsgemäß gesicherte Verfahren zur Gewinnung löslicher Substanzen aus mindestens teilweise zerstörten Geweben sichert, auch ohne thermische Behandlung des Extraktionsgutes, eine erhebliche Verkürzung der Extraktionszeit, im Vergleich zu bekannten Extraktionsverfahren, bei maximaler Ausbeute. Eine über die Zeitverkürzung hinausgehende Kostenverringerung ergibt sich bei wasserreichen pflanzlichen Produkten durch das Abpressen der eingeschlossenen Flüssigkeit, wodurch die nachfolgende Extraktion entlastet und damit auch der Lösungsraitte!einsatz verringert werden kann.The substantial parts already proven experience according to the process for obtaining soluble substances from at least partially destroyed tissues ensures, even without thermal treatment of the extraction material, a significant reduction in the extraction time, compared to known extraction methods, with maximum yield. A cost reduction beyond the time reduction results in the case of water-rich vegetable products by squeezing out the enclosed liquid, whereby the subsequent extraction is relieved and thus also the use of solution can be reduced.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment.

Die zum Einsatz kommende Anlage ist schematisch in Fig· 1 dargestellt. Das angelieferte Gut - z.B. Äpfel - wird noch vor der Zerkleinerung auf seine Preßbarkeit geprüft und nach den Ergebnissen zerkleinert und mit dem ebenfalls Über die Ergebnisse ermittelten Preßregime in Presse I abgepreßt· Der Preßsaft wird abgezogen und die Trester werden zusammen mit den aus Stufe III abgezogenen Extraktionssäften in Mischzone II eingespeist, mit hoher Turbulenz durch diese Zone gefördert und nach der erforderlichen Zeit über Trennsiebe der Zwischenpresse II zugeführt. Die von Abtropfzone und Presse ablaufende ExtraktionsflUssigkeit hat die höchstmögliche Konzentration und wird zur Aufbereitung abgezogen. Frisches, unbelastetes Extraktionsraittel - im vorliegenden Beispiel V/asser - wird in Stufe VI zusammen mit dem bis dahin am stärksten ausgelaugten Extraktionsgut in die Mischzone VI eingespeist. Die Pressen I und VI sollten Schneckenpressen mit regulierbarer Durohsatzgeschwindigkeit und in weiten Grenzen regulierbarem Druck sein. In den Zwischenpressen II - V ist bei kontinuierlicher Durchlaufgeschwindigkeit nur eine geringe Druckbelastung für das Gut vorzusehen. Auoh die Pressen I und VI müssen - wenn sie als Schneckenpressen ausgeführt sind - ggf. Gut ohne Druckbelastung fördern können wie die Zwischenpressen·The system used is shown schematically in FIG. The delivered good - e.g. Apples - is tested before crushing on its compressibility and crushed according to the results and squeezed with the likewise determined About the results press regime in Press I. The pressed juice is withdrawn and the pomace are fed together with the extracted from stage III extraction juices in mixing zone II , promoted with high turbulence through this zone and fed to the required time via separating screens of the intermediate press II. The extraction fluid draining from the drip zone and the press has the highest possible concentration and is withdrawn for processing. Fresh, unloaded extraction agent - in the present example V / asser - is fed into the mixing zone VI in stage VI, together with the extraction material which until then was the most heavily leached. The presses I and VI should be screw presses with adjustable Durohsatzgeschwindigkeit and within wide limits regulatable pressure. In the intermediate presses II - V, only a slight pressure load on the goods has to be provided for a continuous throughput speed. In addition, if the presses I and VI are designed as screw presses, they may be able to convey good without pressure as the intermediate presses

Zwischen den Misohzonen und dem Ablauf aus Abtropfzonen und Pressen sind Pufferbehälter vorzusehen, mit Dosiervorrichtung für den Zusatz von Enzymen oder chemischen Verbindungen, sowie Wärmeaustauscher zur evtl· Temperaturregulierung in Verbindung mit dem gewählten Extraktionsregime. Das gilt auch für die Zuführung der Extraktionsflüssigkeit in Mischzone I, die nur für nicht preßbares Gut zum Einsatz kommt.Between the Misohzonen and the drainage from draining and pressing buffer containers are to be provided with metering device for the addition of enzymes or chemical compounds, and heat exchangers for the eventual temperature regulation in conjunction with the selected extraction regime. This also applies to the supply of the extraction liquid in mixing zone I, which is used only for non-compressible good.

Claims

E rst a ns p rue h

A method for recovering solutes from an at least partially disrupted (disintegrated) cell tissue by a multiple successive combination of the pressing and extracting processes using as the last stage extraction liquid the pure solvent and otherwise a solution separated in a previous step, characterized in that the extraction takes place only over a period of time of the so-called start-up phase and after reaching an extraction rate of about 0.6 to 0.7 extraction material and solvent in a drip zone separated from each other and the extraction material after leaving the Abtropfstrecke in the following press at low pressure is freed at least from the adhering liquid and partly also from the trapped in the intercellular fluid.

2 "method according to item 1, characterized gekennzeiohnat that about 5 stages are provided and the extraction material per stage turbulent mixed in a mixing section in the DC with the solvent and thereby extracted at the same time,

3 * Process according to item 1, characterized in that non-compressible, but water-rich cell structure is immediately supplied to the extraction, as well dry or dried product ·

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