DD299414A5

DD299414A5 - Verfahren zum einweichen von getreide und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DD299414A5
Application number: DD90337110A
Authority: DD
Inventors: Abraham Caransa; Jan Van Den Dorpel; Imre G Racz
Original assignee: ��`��@��k��
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1992-04-16
Also published as: RU1833393C; HUT56741A; EP0379232A1; CN1044234A; KR900011405A; MA21723A1; JPH02232201A; IL91990A0; ZA897792B; NL8900098A; PH25950A; YU225989A; HU900153D0; PT92867A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einweichen von Getreide als Vorbereitung fuer die Herstellung von Getreidestaerke. In dem erfindungsgemaeszen Verfahren, bei dem Getreidekoerner in einem oder mehreren Behaeltern mit Schwefeldioxid enthaltender Einweichfluessigkeit bei einer Temperatur von 40 bis 55C behandelt werden, wird das Einweichen in einer von Getreidekoernern und der Einweichfluessigkeit gebildeten fluidisierten Schicht oder Wirbelschicht durchgefuehrt.{Verfahren; Vorrichtung; Herstellung; Getreidestaerke; Einweichen}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dia Erfindung betrifft ein Getreideeinweichverfahren, bei dem Getreidekörner in einem oder mehreren Behältern mit einer Schwefeldioxid enthaltenden Einweichflüssigkeit bei einer Temperatur von 40 bis 55⁰C behandelt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Getreidestärke, wie Maisstärke, Ist es üblich, frisch gereinigte Getreidekörner zunächst einer längeren Einweichbehandlung in einer wäßrigen Lösung von Schwefeldioxid und/oder Milchsäure zu unterziehen, um diese Körner für das anschließende Zermahlen und Abtrennen der Stärke vorzubereiten. Während einer solchen Einweichbehandlung extrahiert die wäßrige Lösung lösliche Substanzen aus den Getreidekörnern. Die resultierende Einweichflüssigkeit kann als ein Nährmedium für mikrobiologische Fermentierungen oder in konzentrierter Form als eine Komponente von Viehfutt or verwendet werden.

Die Einweichbehandlung erfolgt gewöhnlich in vertikalen Reaktionsbehältern durch Füllen dieser Behälter mit einem Getreideansatz, Zugabe einer Menge von Einweichflüssigkeit und Zuführung von Wasserdampf, um die Temperatur auf etwa

5O⁰C zu halten. Nach Beendigung der Behandlung läßt man die Flüssigkeit ablaufen, und das Getreide wird aus dem Behälter entfernt und einer Mahlstation zugeführt.

In der Praxis wird eine Reihe von Reaktionsbehältern, z. B. β bis 10 oder mehr, nahe beieinander angeordnet und einer nach dem

anderen mit einem Getreideansatz gefüllt. Auf diese Weise wurde das Getreide in dem zuerst gefüllten Behälter zum Zeitpunkt der Füllung des letzten bereits einer relativ langen Einweichbehandlung unterzogen.

Die Einweichflüssigkeit wird dann durch alle diese Behälter in Reihe geführt, wobei sie zunächst in den Behälter eintritt, in

welchem das Getreide bereits einer langen Einweichbehandlung unterzogen wurde, dann In einen Behälter geht, in welchem das

Getreide einer kürzeren Einwelchbehandlung unterzogen wurde, usw. und schließlich in den mit frischem Getreide gefüllten Behälter eintritt. In jedem dieser Behälter extrahiert die Einwelchflüssigkeit lösliche Substanzen aus dem Getreide, so d»ß sie allmählich an

löslichen Komponenten konzentrierter wird.

Während das Getreide-Naßmahl-Verfahren im Anschluß an das Einwelchverfahren ein kontinuierlicher Prozeß ist, ist somit das Einweichen statisch, halbkontinuierlich und daher zeitraubend und nicht effizient. Die Einweichzeit variiert von 32 bis 60 h je nach

der Getreidequalität.

In dem derzeit üblichen Einweichsystem geht der Flüssigkeitsfluß von oben zum Boden. Die vom Getreide eingenommenen Plätze in den Behältern und jedes Korn sind zu mehr als 65% von anderen Getreidekörnern bedeckt. Alle Getreidekörner bleiben

während der gesamten Einweichbehandlung stationär, was die Unregelmäßigkeit des Flüssigkeitsflusses um die Getreidekörner herum erhöht. Während der Einweichbehandlung quellen die Körner durch Absorption.von Wasser. In einem großen

Einweichkessel scheint das Korn jedoch nicht im Volumen zuzunehmen, da das Korngewicht die quellenden Körner zur Umorientierung zwingt, was die unregelmäßigen Hohlräume zwischen den Körnern füllt. Wenn diese Hohlräume kleiner

werden, nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit um die Körner herum noch mehr ab und ebenso der Stoffaustausch. Daher nimmt die Wirksamkeit der Einweichbehandlung mit der Zelt ab.

Es wurden viele Versuche unternommen, die Einweichzeit zu verkürzen. Kampf, Die Stärke, 23 (1971), Nr. 3, Seiten 89 bis 95

erwähnt, daß in Laboratoriumsversuchen gefunden wurde, daß bei Anwendung einer mechanischen Bewegung von Getreide im Vergleich mit dem herkömmlichen Getreideeinweichverfahren gleiche Stärkeausbeuten bei einer verkürzten Einweichzeit von etwa 30h erhalten werden können, wobei gleiche Qualität der erhaltenen Stärke beibehalten wird. Die quantitativen und qualitativen Ergebnisse sind jedoch nur mit jenen vergleichbar, die man nach herkömmlichem Einweichen mit geringfügig verminderten Einweichzeiten erhält.

Hassanean, Die Stärke, 38 (1968), Nr. 12, Seiten 417 bis 419 weichte Getreidekörner unter Verwendung zweier Methoden im Laboratorium ein. Die erste Methode war das übliche Gegenstromsystem während 50h als Kontrolle. Die zweite Methode war

das Gegenstromsystem unter Rühren mit geringer Geschwindigkeit (150U/min) während 10h. Das Einweichmittel in den ersten 5h war eine gebrauchte Schwefeligsäurelösung und in den zweiten 5h eine frische SO₂-Lösung.

Die Ergebnisse zeigen, daß die Feuchtigkeits- und Proteingehalte von intakten Körnern nach beiden Einweichbehandlungen

gleich sind und auch die Stärkeausbeuten ziemlich ähnlich sind. Ein Wechsel der Einweichflüssigkeit verursacht jedoch

Probleme, wenn man auf industriellen Maßstab übergeht. Außerdem wird in diesem Artikel berichtet, daß in einer Anlage die Einweichzeit auf 25h durch Verwendung des Gegenstromsystems mit Zirkulation von Getreidekörnern und Getreideeinweichwasser vermindert werden konnte. Das Rühren und die mechanische Bewegung, die in dem obigen Stand der Technik vorgeschlagen werden, sind äußerst energie-

und wartungsintensiv und schwierig in industriellem Maßstab durchzuführen.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Getreideeinweichverfahren. Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getreideeinweichverfahren zu bekommen, das ohne technische Schwierigkeiten in kürzerer Zeit als bekannte Verfahr*"·· durchgeführt werden kann. Die Erfindung liefert ein Getreideeinweichverfahren, wie es im Oberbegriff definiert ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Einweichen in einer von Getreidekörnern und Einwelchflüssigkeit gebildeten Wirbelschicht oder fluidisieren Schicht

durchgeführt wird. Es zeigte sich, daß die Fluidislerung eine Verbesserung des Stoffaustauschs bietet, was zu einer auf nur 12 h verminderten Einweichzeit führt. Wie im Stand der Technik kann das Verfahren nach der Erfindung in einem Behälter durchgeführt werden, wobei die Einweichflüssigkeit durch den Behälterzurückgeführt wird, indem kontinuierlich die Flüssigkeit am oberen Ende des Behälters entnommen und die Flüssigkeit am Boden des Behälters eingespeist wird.

Alternativ kann das Verfahren nach der Erfindung in einer Anzahl von Reaktionsbehältern in Reihe durchgeführt werden, wobei

die Einweichflüssigkeit durch die Behälter im Gegenstrom geführt wird, indem kontinuierlich die Flüssigkeit am oberen Ende eines Behälters abgenommen und die Flüssigkeit am Boden eines nachfolgenden Behälters eingespeist wird.

Um eine gute Fluidisierung zu bekommen, ist eine Mindestfluidisierungsgeschwindigkeit von 20 · 10"³ms"' erforderlich. Vorzugsweise beträgt die Fluidisferungsgeschwindigkeit 20 10"³bis 100 · 1(T³ms~\ besonders 60 · 10~³ms~'. Statt dessen

können die Fluidisierungsbedingunger; als Prozentsatz des Flusses der verfügbaren Einweichflüssigkeit je Zeiteinheit ausgedrückt werden.

Dieser Prozentsatz des Flusses kann von 10 bis 100%/h variieren. Optimale Ergebnisse im Laboratorium wurden bei Verwendung

eines Flusses von 12 %/h erhalten, wobei die anderen Variablen des Einweichverfahrens jene des Standes der Technik sind, d. h.

eine Temperatur von 50⁰C und ein SO₂-Gehalt von 0,2%. Bei Verwendung der obigen Bedingungen konnte die Einweichzeit auf 12h vermindert werden, d. h. 25% der Einweichzeit unter herkömmlichen Bedingungen unter Aufrechterhaltung von:

- Feuchtigkeitsabsorption des Getreides,

- Trennbarkeit in verschiedene Komponenten (Fasern, Keime, Gluten und Stärke) gemäß der bekannten Pelshenke- und Llndemann-Methodo,

- Qualität der verschiedenen Produkte.

Ausüben von Druck schien keine Wirkung auf das Verfanren der Erfindung zu haben. Daher wird das Verfahren vorzugsweise

unter Atmosphärendruck durchgeführt.

Die Zugabe von Getreidekomponenten abbauenden Enzymen zu der Einweichflüssigkeit schien in der Tat einen günstige/i Effekt

zu haben. Die obenerwähnten Enzyme sind insbesondere Phytln abbauende Enzyme und Cellulasen.

Auf der Grundlage von Laboratoriumsexperimenten wird erwartet, daß bei Behandlung von Mais US-GeIb Nr. 2 oder ähnlichem,

weniger als ein Jahr alt, und/oder bei Zugabe von Phytin abbauenden oder anderen Enzymen zu der Einwelchflüssigkeit eine

Einweichzeit von 8 bis 10h oder weniger geeignet ist. Die Erfindung liefert weiterhin ein Verfahren zur Behandlung von

a) Einweichen von Getreidekörnern in warmem Wasser mit einem Gehalt von Schwefeldioxid in einer fluidisierten Schicht, die von Getreidekörnern und Einweichflüssigkeit gebildet wird,

b) Abtrennung dos Einweichwassers von den Körnern und Konzentrieren desselben,

c) Zermahlen oder Zerkleinern der groben Körner und Abtrennung und Entwässerung der Keime,

d) feines Zermahlen oder Zerkleinern der Körner, Abtrennung der Fasern von Stärke und Protein und Entwässerung der Faserfraktionen und

e) Trennung von Stärke und Protein voneinander, Konzentrieren der Proteinfraktion und Trocknen und/oder Umwandeln der Stärkefraktion.

Außerdem liefert die Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung von Getreide, die im wesentlichen eine Einweicheinrichtung mit einem Reaktionsbehälter oder einer Anzahl von in Reihe miteinander verbundenen Reaktionsbehältern umfaßt, wobei die Einweicheinrichtung mit Trenneinrichtungen für die verschiedenen Getreidefraktionen, wie Fasern, Stärke und Protein, verbunden ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der oder die Behälter Reaktoren für eine fluldisierte Schicht oder Wirbelschicht sind.

Die bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des Einweichens mit fluidisierter Schicht (FBS) ist ein zylindrischer Behälter mit drei Abschnitten:

- Der untere Abschnitt hat eine Kegelform und ist mit Einrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung des Flüssigkeitsflusses über den Querschnitt ausgestattet.

- Der Mittelabschnitt enthält die fluidisierte Schicht von Getreidekörnern und ist mit Einrichtungen versehen, um die Getreidekörner daran zu hindern, in den oberen Abschnitt einzutreten.

- Der obere Abschnitt ist zur Entnahme der Einweichflüssigkeit ausgestattet.

Das uneingeweihte Getreide wird in den Mittelabschnitt eingespeist, aus welchem auch das eingeweichte Getreide entnommen wird.

Ausführungsbeispiel

In diesem Beispiel wurde französischer Südwestmais mit einem Schüttgewicht von 763g/l und einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,95% verwendet. Die analytische Zusammensetzung als Prozentsatz der Trockensubstanz ist: Stärke 71,13%, Protein 9,67%, Fett 4,82%, mineralische Asche 1,27% und lösliche Stoffe 4,23%.

Im Laboratoriumsmaßstab wurden zwei Versuche durchgeführt: ' A. 48h herkömmliches Einweichen, B. 12h Einweichen in einer fluidisierten Schicht mit einem Fluß von 12%/h.

Nach dem Einweichen wurden die Getreidekörner weiter gemäß der Standardmethode von Pelshenke und Lindemann behandelt. Der SO₂-Gehalt in beiden Versuchen war 0,2%

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:

Tabelle Ausbeute in % des Trockengewichts

Versuch A B

Einweichwasser/Trockensubstanz Keime (Fettgehalt) Fasern (B-Stärkegehalt) Stärke (Proteingehalt) Gluten (Proteingehalt)

obenschwimmende Trockensubstanz gesamte Trockensubstanz

Stärkegewinnung Feuchtigkeitsgehalt nach dem Einweichen

4,47	4,94
7,79(43,96)	7,90(44,27)
10,42(16,36)	10,12(15,14)
66,88(0,^3)	66,08(1,10)
7,10(51,49)	8,95(49,13)
2,78	1,78
99,45	99,77
94,0	92,9

43,26

40,78

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, sind die unter Verwendung des herkömmlichen Verfahrens und unter Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung erhaltenen Werte sehr nahe beeinander.

Claims

1. Verfahren zum Einweichen von Getreide, bei dem Getreidekörner in einem oder mehreren Behältern mit Schwefeldioxid enthaltender Einweichflüssigkeit bei einer Temperatur von 40 bis 55⁰C behandelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß das Einweichen in einer von Getreidekörnern und der Einweichflüssigkeit gebildeten f luidisierten Schicht oder Wirbelschicht durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Getreide in einem Behälter eingeweicht wird, worin die Einweichflüssigkeit durch den Behälter zurückgeführt wird, indem kontinuierlich die Flüssigkeit vom unteren Ende des Behälters entnommen und die Flüssigkeit am Boden des Behälters eingeführt wird.

3. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß Getreide in einer Anzahl von in Reihe geschalteten Behältern eingeweicht wird, wobei die Einweichflüssigkeit durch die Behälter im Gegenstrom geführt wird, indem kontinuierlich die Flüssigkeit am oberen Ende eines Behälters entnommen und die Flüssigkeit am Boden eines nachfolgenden Behälters eingespeist wird.

4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidisierungsgeschwindigkeitbei 20 · 10~³ms~¹ bis 100 · lO^ms"¹ liegt.

5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Einweichflüssigkeit außerdem ein oder mehrere Getreidekomponenten abbauende Enzyme enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Einweichflüssigkeit ein oder mehrere Phytin abbauende Enzyme und/oder Cellulasen enthält.

7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das Einweichen unter Atmosphärendruck durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das Einweichen während 8 bis 20h durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit den Stufen, bei denen man

a) Getreidekörner in warmem Wasser, das Schwefeldioxid enthält, einweicht,

b) das Einweichwasser von den Körnern abtrennt und konzentriert,

c) die Körner grob zerkleinert und Keime abtrennt und entwässert,

d) die Körner fein zerkleinert, Fasern von Stärke und Protein trennt und die Faserfraktion entwässert und

e) Stärke und Protein voneinander trennt, die Proteinfraktion konzentriert und trocknet und/oder die Stärkefraktion umwandelt,

gekennzeichnet dadurch, daß man die Einweichstufe a nach einem der vorausgehenden Ansprüche durchführt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Einweicheinrichtung, die einen Reaktionsbehälter oder eine Anzahl von in Reihe miteinander verbundenen Reaktionsbehältern aufweist, wobei diese Einrichtung mit Einrichtungen verbunden ist, in denen die Faser-, Stärke- und Proteinfraktionen voneinander getrennt werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter oder die Behälter Reaktoren mit fluidisierter Schicht oder Wirbelschicht sind.