DE1227850B - Prallmuehle zur Gewinnung von Staerke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W¥W PATENTAMT Int. Cl.:

C131

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 89 k-2

Nummer: 1227 850

Aktenzeichen: C15741IV a/89 k

Anmeldetag: 6. November 1957

Auslegetag: 27. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung der Stärke aus dem wäßrigen Brei stärkehaltiger Wurzeln, Knollen und Stengeln, wie Tapioca, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Pfeilwurzeln und Sago. Die Erfindung ist nicht nur auf frische Wurzeln, sondern auch auf trockene Wurzeln anwendbar, die zur Wasseraufnahme und Auslaugung löslicher Bestandteile eingeweicht wurden. Die Erfindung ist besonders anwendbar auf frische Tapiocawurzeln und wird in bezug darauf beschrieben.

Das deutsche Patent 1 026 250 betrifft die Verwendung einer Prallmühle mit waagerechtem Rotor und je einer einzigen Reihe von Stator- und Rotorstiften, in welcher die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorstifte mindestens 6300 m/Min, beträgt, zur Freilegung der Stärke aus entkeimtem Stärke- und faserhaltigen! Gut der Naßvermahlung von Körnerfrüchten. Insbesondere soll eine Prallmühle verwendet werden mit einem 685,80-mm-Rotor und einer Dicke der Rotorstifte von 19,05 mm, einer Dicke der Statorstifte von 19,05 mm, einem Abstand der Rotorstifte voneinander von 28,57 mm, einem Abstand der Statorstifte voneinander von 26,99 mm und einem gegenseitigen Abstand der Rotor- und Statorstifte von 12,70 bis 50,80 mm.

Die vorliegende Erfindung erweitert die Lehre des deutschen Patentes 1026 250 insofern, als sie die Verwendung einer Prallmühle mit waagerechtem Rotor und je einer einzigen Reihe von Stator- und Rotorstiften gemäß dem deutschen Patent 1 026 250 zur Freilegung der Stärke aus dem wäßrigen Brei stärkehaltiger Wurzeln, Knollen und Stengel beansprucht.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Gewinnung der Stärke aus Tapiocawurzeln in drei Hauptstufen, nämlich

1. Zerkleinerung der Knollenzellen zur Freisetzung der Stärkekörnchen,

2. Auswaschen und Abtrennen der freigelegten Stärke von der Faser und

3. Entfernen von löslichen Stoffen und restlicher Faser aus dem in Stufe 2 angefallenen Stärkebrei.

Nach einem bekannten Verfahren wird die Wurzel zuerst gewaschen und mitunter geschält und dann durch eine Raspel und gegebenenfalls durch eine Schleifmaschine geschickt. Jedoch ist es selbst mit den wirksameren Schleifvorrichtungen unmöglich, die gesamte Stärke in einer einzigen Operation freizulegen, und demzufolge wird auch ein Zerfaserer verwendet. Dieser besteht aus einem feinmaschigen Sieb, durch welches der Brei gedrückt wird. Der Brei Prallmühle zur Gewinnung von Stärke

Zusatz zum Patent: 1026 250

Anmelder:

Corn Products Company,

eine Gesellschaft nach den Gesetzen des

Staates Delaware, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,

Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32

Als Erfinder benannt:
Harry Meisel, Englewood, N. J.;
James Edward Jackson,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. September 1957
(30 572)

wird mit frischem Wasser über eine Reihe von Sieben oder Schüttlern gewaschen, um die freigelegte Stärke aus dem Brei auszuwaschen und die Hauptmenge der Stärke von der Faser abzutrennen. In Abhängigkeit von der Größe der Öffnungen der Siebe werden bis zu 30% und gewöhnlich mindestens 25 °/o der Fasern mit der Stärke und dem Wasser weitergehen.

Der erhaltene und als Mühlenstärke bezeichnete Stärkebrei wird über Stärketische und durch Zentrifugen geleitet, um die restlichen Fasern und lösliche Stoffe von der Stärke abzutrennen. Schließlich wird der Stärkebrei entwässert und der Stärkekuchen getrocknet.

Verschiedene Nachteile sind mit den bisherigen Verfahren der Gewinnung von Stärke verbunden, wobei der hauptsächlichste darin besteht, daß eine große Stärkemenge, das sind 35 bis 40%, an der Faser gebunden bleibt, selbst bei zwei Durchgängen durch die Zerreißmaschinen. Die Zerreißmaschinen, welche mit Raspeln ausgerüstet sind, bewirken

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meistens nur ein Zerreißen oder Vermählen der Knollenzellen mit dem Ergebnis, daß die Faser in der Teilchengröße verkleinert, aber die Hauptmenge der Stärke nicht daraus freigelegt wird. Offenbar ist die Mahlwirkung der Raspeln nicht kräftig genug, um die Stärke freizulegen. Ferner werden während des Raspeins und Zerfaserns auch die Vascularbündel oder Fasern in den Wurzeln zu einer kleinen Teilchengröße vermählen, und dieses vermahlene Material vergrößert die Menge an feiner Faser in dem Brei, aus welchem die Stärke abgetrennt werden muß. Hammermühlen, welche in manchen Tapiocafabriken benutzt werden, haben eine ähnliche Wirkung wie die Raspeln mit sich daraus ergebender Bildung von feiner Faser.

Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die bisherigen Vorrichtungen zum Zerkleinern tatsächlich die gesamte Faser zu feinen Teilchen zerkleinern, welche naturgemäß schwieriger von der freigelegten Stärke abzutrennen.sind als eine große Faser.

Ein anderer Nachteil der bisherigen Zerkleinerungsmaschinen sind die hohen Unterhaltungskosten. Die Blätter oder Zähne in den Raspeln müssen häufig, und zwar von Hand, ersetzt werden, weil jeder harte Gegenstand, z.B. Steine oder Stahlstücke, in der Anlage die Blätter oder Zähne der Raspeln augenblicklich stumpf machen. Ersatzrotoren müssen jederzeit zur Hand sein. Manche Verarbeiter ziehen einen Verlust an Stärkeausbeute dem Ersatz der Blätter in der Raspel von Hand vor.

Unter anderen erwähnenswerten Nachteilen der bisher bekannten Verfahren befindet sich noch der Umstand, daß eine große Anzahl von Sieben oder Schüttlern für das Waschen erforderlich sind, welche ihrerseits Platz, Unterhaltung und höhere Kapitalanlage benötigen. Aus all dem ergibt sich, daß die bekannten Verfahren im allgemeinen wenig wirksam und unwirtschaftlich sind.

Aus der deutschen Patentschrift 928 520 ist bekannt, daß Ausgangsmaterial, z. B. Kartoffeln, zuerst zu zerquetschen, dann eine kleine Wassermenge zuzusetzen und die Mischung in einer Reihe von Hydroklonen zu behandeln.

Gemäß der deutschen Patentschrift 916 640 wird der Kartoffelbrei aus einer Düse in tangentialer Richtung längs der Innenseite einer feststehenden, perforierten, zylindrischen Wand geworfen, wobei Kammern zum Sammeln der feinen und größeren Teile vorgesehen sind.

Es ist ferner bekannt, Scheibenstiftmühlen mit mehreren Reihen von Stator- und Rotorstiften zur Stärkegewinnung zu verwenden. Wie jedoch in der Beschreibung des Hauptpatentes nachgewiesen worden ist, bringt auch eine solche Stiftmühle einen ganz andersartigen Effekt hervor als die erfindungsgemäße Prallmühle.

Durch die vorliegende Erfindung wird bei der Gewinnung von Stärke aus stärkehaltigen Wurzeln, Knollen und Stengeln das Verfahren vereinfacht, die Stärkeausbeute vergrößert, und die Unkosten werden verringert. Durch die erfindungsgemäße Prallmühle werden die Stärkekörnchen aus den sie enthaltenden Zellen freigelegt, wobei die Zelle bloß aufgerissen oder aufgebrochen wird und nicht unter Verkleinerung der Teilchengröße zerrissen oder vermählen wird. Auch die Fasern und Vascularbündel in der Wurzel werden nicht vermählen und zerkleinert. Weiter wird die Anzahl der aufgebrochenen Zellen vergrößert, wodurch mehr Stärkekörnchen freigelegt und die Stärkeausbeute vergrößert wird. Das Abtrennen der freigelegten Stärke von der Faser wird unter weniger Auswaschen als bisher ermöglicht.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Prallmühle gemäß Patent 1 026 250 wird der stärkehaltige Brei in die mit hoher Geschwindigkeit sich drehende Rotorscheibe eingespeist, welche ihre Geschwindigkeit dem Material mitteilt und es auf eine Fläche

ίο aufprallen läßt, deren Prall im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Materials ist, wodurch die Stärkekörnchen aus den Zellen freigelegt werden, ohne die Zellen oder die Vascularfasern zu zerreißen. Die Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Scheibe ist dabei mindestens etwa 6400 m/Min.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Prallmühle in Kombination mit einer oder mehreren nachgeschalteten Zentrifugalpumpen verwendet, in denen der letzte Teil der Wand des Schneckengehäuses der Pumpe aus einem Sieb besteht, zur Auswaschung der Fasern nach Freilegung der Stärke in der Prallmühle.

Das Waschen kann unmittelbar oder im Gegenstrom erfolgen. Der anfallende Mühlenstärkebrei aus einem beliebigen Waschsystem, welcher Stärke, restliche Faser und lösliche Stoffe enthält, kann über übliche Tische oder durch Zentrifugen zwecks Reinigung geleitet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Kombination aus Prallmühlen, Siebpumpen und Hydrozyklonen verwendet.

Die Prallmühle ist in der Beschreibung des Hauptpatentes ausführlich erläutert' und braucht daher hier nicht nochmals beschrieben zu werden.

Die Wirksamkeit des Pralls auf das stärkehaltige Material hängt meistens von der Geschwindigkeit ab, mit welcher es gegen die Stifte geworfen wird, und diese ihrerseits hängt von der Rotorgeschwindigkeit und seinem Durchmesser ab. Für einen Rotor mit 68 cm Durchmesser ist eine Geschwindigkeit von etwa 3000 bis etwa 3850 Umdr./Min. ausreichend. Unterhalb einer Geschwindigkeit von etwa 3000 Umdrehungen für einen 68-cm-Rotor ist der Prall offenbar nicht ausreichend, um die Zellen aufzubrechen.

Die größte Umdrehung für einen beliebigen Rotor ist die größte Geschwindigkeit, mit welcher die Maschine mit Sicherheit betrieben werden kann. Wenn kleinere Rotoren verwendet werden, soll die Geschwindigkeit proportional größer und wenn größere Rotoren benutzt werden, soll sie proportional kleiner sein. Ausgedrückt in bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit ist die kleinste Geschwindigkeit für einen beliebigen Rotor etwa 7000 m/Min. Ein 101-cm-Rptor mit 2500 Umdrehungen laufend ist gleichwertig einem 68-cm-Rotor mit 3700 Umdrehungen laufend.

Für die besten Ergebnisse sollen die Rotorstifte etwa 2 cm Durchmesser haben, und bei dem 68-cm-Rotor sollen 72 Stifte vorhanden sein, wobei der Zwischenraum zwischen den Stiften etwa 2,8 cm betragen kann. Die Statorstifte sollen voneinander einen Abstand von nicht weniger als etwa 1,2 cm und von nicht mehr als etwa 3,6 cm haben. Wenn der Abstand weniger als etwa 1,2 cm ist, wird er sich verstopfen, und wenn der Abstand mehr als etwa 3,6 cm ist, wird einiges Material hindurchgehen, ohne der vollen Geschwindigkeit des Rotors unterworfen zu sein. Für den 68-cm-Rotor sollen etwa 84 Statorstifte

von etwa 2 cm Durchmesser vorhanden sein, wobei der Abstand zwischen den Stiften etwa 2,7 cm betragen kann. Der Spielraum zwischen den Rotor- und Statorstiften soll ausreichend sein, so daß sie sich nicht berühren, aber nicht groß genug, daß die Wirksamkeit des Rotorpralls verlorengeht. Im allgemeinen ist ein Spielraum von 1,2 bis 5 cm ausreichend, wobei 1,2 cm bevorzugt werden.

Das die Mühle verlassende stärkehaltige Material kann durch eine geeignete Vorrichtung geleitet werden, um die freigelegte Stärke von der Faser und nicht aufgebrochenen Zellen abzutrennen, und die letzteren können durch eine zweite oder dritte Prallmühle geleitet werden, um mehr Stärke freizulegen. Es ist auch möglich, aber wenig praktisch, eine Raspel in der ersten Stufe und eine Prallmühle in späteren Stufen zu verwenden.

Zur Abtrennung der freigelegten Stärke wird vorzugsweise eine Spiralpumpe verwendet, in der der letzte Teil der Wand des Schneckengehäuses aus einem Sieb besteht.

Die F i g. 1 und 2 erläutern eine Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe, welche für die Erfindung geeignet und bevorzugt ist.

F i g. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt durch diese Ausführungsform nach Linie I-I von F i g. 2;

Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt nach Linie H-II von F i g. 1.

Die Zentrifugalpumpe nach den F i g. 1 und 2 ist mit einer von einem nicht gezeigten Motor angetriebenen Antriebswelle 1 und einer mittleren Zuleitung 2 versehen, welche an eine das zu behandelnde Material liefernde Pumpe angeschlossen ist. Die zwischen den Platten 4 und 5 angeordneten Flügel 3 drehen sich in der durch den Pfeil angezeigten Richtung, wenn die Zentrifugalpumpe läuft. Die ersten 180° der Wand des Spiralgehäuses der Pumpe bestehen aus einem Sieb 6, welches sich über den Leitflügel 7 als Spiralsieb 8 erstreckt.

Zwischen der aus einem Sieb bestehenden Wand 6 der Zentrifugalpumpe und dem Spiralsieb 8 in seiner Verlängerung ist eine geschlossene Wand 9, welche mit dem geschlossenen Teil 5 der Wand des Spiralgehäuses verbunden ist.

Die gesamte Pumpe einschließlich des verlängerten Spiralsiebes 8 ist in dem Gehäuse 16 eingeschlossen, welches mit einem Auslaß 10 für das Gut versehen ist, welches durch das Sieb gegangen ist.

Der Leitflügel 7 ist an der Welle 11 über einen Zapfen befestigt. Diese Welle erstreckt sich außerhalb des Gehäuses 16 auf der Seite der Zuleitung 2 und trägt einen Hebel 12 mit Gegengewicht 13.

Das zu behandelnde Material, beispielsweise eine Suspension von Stärkekörnchen und Fasern in Wasser, wird durch die Zuleitung 2 zugeführt und gegen das Sieb 6 durch die Flügel 3 gedrückt; infolgedessen wird eine große Menge von Wasser und Stärke von den Fasern abgetrennt. Wasser und Stärke, welche durch das Sieb hindurchgehen, sammeln sich auf dem unteren Teil der feststehenden Wand 9. Der Leitflügel 7 übt einen Rückdruck auf das faserige auf dem Sieb 6 verbleibende Material aus. Unter der Einwirkung der Pumpe wird dieses Material unter den Leitflügel 7 nach oben längs des Spiralsiebes 8 geschoben, wo weiteres Wasser daraus entfernt wird.

Wasser und Stärke sammeln sich auf dem unteren Teil der feststehenden Wand 9 und werden durch die Leitung 14 unter den unteren Teil des Spiralsiebes 8 geführt, wo sie sich mit der Flüssigkeit vereinigen,

S welche links und unten durch das Spiralsieb 8 hindurchgegangen ist. Das feste, faserige, unter das Sieb geschobene Material wird durch die Entleerung 15 entleert und nach dem Vermischen mit Wasser gewünschtenfalls einer gleichen Vorrichtung zugeführt.

ίο Während des Waschens der Stärke wird bevorzugt, eine Anzahl von Siebzentrifugalpumpen in Reihe anzuordnen. Entweder Gegenstromwaschen oder direkte Waschverfahren können benutzt werden, wie noch gezeigt wird.

Der Bedarf an frischem Wasser für das Faserwaschen liegt bei etwa 4500 bis 5000 1 pro Tonne Wurzeln in Abhängigkeit von dem Stärkegehalt der Wurzeln. Die Dichte der erhaltenen Mühlenstärke ist etwa 2,5° Be.

Die Vorteile der Erfindung sind verschiedenartig. Beispielsweise wird durch die Verwendung von Prallmühlen die Menge an in der Abfallfaser gebundener Stärke in auffallender Weise verringert, beispielsweise von 35% gebundener Stärke auf 15 bis 20%.

Infolgedessen wird die Stärkeausbeute erheblich vergrößert. In einer 100 t Wurzeln pro Tag nach dem Verfahren der Erfindung vermählenden Anlage würde der Stärkeverlust in der Faser nur 0,7 t oder weniger an Stärke ausmachen, während bei Verwendung der bekannten Verfahren der Verlust bis 2,7 t und mehr an Stärke beträgt. Überdies, weil die Faserteilchen größer und gleichförmiger als die beispielsweise durch eine Raspel erzeugten sind, lassen sich die Waschstufen leichter durchführen. Ferner kostet die Unterhaltung einer Prallmühle der beschriebenen Art viel weniger, weil sie nicht so leicht und nicht so häufig durch Steinchen u. dgl. außer Betrieb gebracht wird wie die Raspeln.

Die beschriebenen Siebpumpen haben eine erheblieh vergrößerte Leistung gegenüber üblichen Sieben und Schüttlern, wobei eine Pumpe eine Leistung von mindestens sechs oder sieben Schüttlern besitzt. Dies verringert selbstverständlich den Platzbedarf und die Kosten für Unterhaltung, Kraft und Kapital.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Prallmühle mit waagerechtem Rotor und je einer einzigen Reihe von Stator- und Rotorstiften gemäß dem deutschen Patent 1 026 250 zur Freilegung der Stärke aus dem wäßrigen Brei stärkehaltiger Wurzeln, Knollen und Stengel.

2. Verwendung einer Prallmühle gemäß Anspruch 1 in Kombination mit einer oder mehreren nachgeschalteten Zentrifugalpumpen, in denen der letzte Teil der Wand des Schneckengehäuses der Pumpe aus einem Sieb besteht, zur Auswaschung der Fasern nach Freilegung der Stärke in der Prallmühle.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 916 640, 928 520; Zeitschrift »Die Stärke«, 1954, Heft 7, S. bis 159.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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