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V@ zur Gewinnung von Mehl und/oder Stärke aus Pflanzenteilen, insbesondere
aus Knollen, Wurzeln oder Früchten Die Erfindung betrifft Verfahren zur Gewinnung
von Mehl und/oder SSrke aus Pflanzenteilen, namentlich aus wasserreichen Pflanzenteilen,
insbesondere aus stärkehaltigen Knollen, Wurzeln oder Früchten, wie Manihotwurzeln,
Topinambur, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Yam, Arrowroot, Robent Rote Beete, , Möhren,
Bananen u. dgl.
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Bei allen iiblichen Verfahren zur Gewinnung von Mehl und/oder Starke
aus Pflanzenteilen, insbesondere wasserreichen, werden z. B. Manihotwurzeln nach
dem notwendigen Schälen geraspelt und das Fruchtwasser ausgequetscht, worauf das
Gut getrocknet wird, Die Trocknung geschieht meist in rotierenden Eisentrommeln
oder in Röstpfannen, Das getrocknete Gut wird dann vermahlen,
Nach
einem anderen üblichen Verfahren, wird z.B.
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Topinambur oder Batate nach dem notwendigen Schälen in Scheiben geschnitten,
auf Herden ausgebreitet und an der Sonne oder im Ofen getrocknet. Hierbei werden
die Scheiben wiederholt gewaschen, un die austretenden Milchsäfte mit den darin
enthaltenen Gummen und Schleimstoffen von der Schnitt-Oberfläche der Wurzelsoheiben
zu entfernen, da diese die Troeknung sonst durch Schließen der Zellen und Poren
behindern. Dies bedingt eine tagelange Trockenzeit. Die getrocknoten Schnitzel bzw.
Scheiben werden dann gemahlen und die Faserteile dieses Mahlgutes abgesiebt, was
aber nur unvollkomen gelingt, Die mangelhafte Trennung hat ihre Ursache darin, daß
in den Pflanzenteilen die Serte und die Faser durch die in Milchsaft enthaltene
Guano verklebt Sind, Bei diesen Gewinnungsverfahren geht außerdem der größte Teil
der Mineralstoffe, Vitamine, Eiweißstoffe, Farbe, Aroma etc, verloren, so daß nur
ein nicht vollwertiges Nahrungsmittel au£§llt.
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Wollte man kein Mehl, sondern StWrke aus den getrockneten Scheiben
oder Schnitzeln gewinnen, so benötigte man dazu große Mengen von reine Wasser, insbesondere
von eisenfreiem Wasser, zum Ausawaschen des Trockengutes. Ist das Wasser nicht an
Ort und Stelle vorhanden, so mußte das Trockengut an Orte transportiert werden,
welche die notwendigen Wasserbedingungen erfüllten.
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Auch bei dieser bekannten Stärkegewinnung durch Auswaschen der Trockenschnitzel
bestand der Nachteil, daß ein Teil der Stärke durch die Gumme mit der Faser verklebt
bleib, die in der bekannten Pulpe bzw. Schlempe der Starkefabriken verlustig geht.
So konnte man auch mit modernsten Mitteln, x. B. Zentrifugen, maximal nur 77 % der
gesamten in der Rohwurzel enthaltenen Stärke gewinnen.
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Ein weiterer schwerwiegender Nachteil bei Verarbeitung aller Pflanzenteile,
insbesondere den tropischen Wurzeln, nach den bekannten Verfahren, ist die geringe
lagerfähigkeit der Pflanzenteile, So verdirbt z. B. die Manihotwurzel in drei Tagen
nach der Ernte und eignet sich daher in keiner Weise zur Vorratsbildung. Die Lagerfähigkeit
und Vorratsbildung ist bei allen wasserreichen Pflanmenteilen, insbesondere in den
Tropen, ein ungelbstes Problem.
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Ein weiterer Nachteil der bisherigen Verfahren besteht in der geringen
Lagerfähigkeit der gewounenen Mehle infolge von Fermentation, Scdhimmelbildung,
Insektenbefall usw., insbesondere in den Tropen.
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Die geschilderten Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
vermieden, Das neue Verfahren hat die im folgenden geschilderten Vorteile, Das Schälen
des Frischgutes unterbleibt, Hierdurch wird vermieden, daß die Trookensubstanz des
Schälabfalls mitmen darin enthaltenen
Stoffen verloren gebt. Das
nur gewaschene Frisohgut wird grob zerkleinert zweckmässig in Würfel, Scheiben oder
dgl. mit einer Kantenlänge bzw. Dicke von etwa 0,5 bis 2 em, vorzugsweise 0,8 bis
1 cm, Nach der Grobzerkleinerung wird das Frischgut sofort mit Mitteln behandelt,
welche die in dem zerkleinerten Gut enthattenen koagulierbaren Stoffe, wie die Gumme
und die koagulierbaren Anteile der Schleimstoffe des Milchsaftes koagulieren sowie
die Fermente koagulieren und inaktivieren. Darauf wird das so behandelte Gut getrocknet
und auf die gewunschte Korngrösse feinstzerkleinert bzw, gemahlen. Dieses so erzeugte
Vollmehl wird dann gesiebt und/oder gesichtet, um die Fasern und die farbigen Schalenteilchen
vom Mehl zu trennen.
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Als Mittel zur Behandlung des zerkleinerten Gutes werden vorzugsweise
serdUnnte wassrige Losungen von Säuren wie Benzoesäure oder Ameisensäure oder Milchsäure
verwendet, beispielsweise eine Mischung von Benzoesäure und Ameisensäure in einem
Gewichtsverhältnis von etwa i : t Die Behandlung des zerkleinerten Gutes kann durch
Eintauchen oder durch Bespriihen mit der verdünnten Säure geschehen, Diese dingt
durch Osmose und Diffusion in das Innere der Würfel, Scheiben u. dgl. ein und bewirkt
dort eine Koagulation der im Milchsaft befindlichen Gummet der Schleimstoffe sowie
eine Koagulation und Inaktivierung der Fermente.
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Die im Milchsaft befindliche Gumme kann nun nicht mehr an die Oberfläche
der Würfel gelangen und somit auch nicht
mehr die Schuittflächen
Verkleben, nachdem sie im Pflanzenteil koagulierte. Gleichfalls treen die Schlemistoffe
hicht an die Oberfläche. Das Wasser kann infolgedessen ungehindert nnd schneller
aus den Zellen austreten und bei der Trocknung verdampfen. Die Trocknungszeiten
werden dadurch wesentlich verkürzt. Durch die 1 @oagulation der @nmme wird ferner
das Verkleben der Faser und der Stärke miteinander verhindert, Daraus ex sich als
weiterer Yorteil eine nahezu hundertprozentige Ausbeute an Mehl und/oder Stärke
bei der anschließenden Feinzerkleinerung und, Sichtung, tenn die Gewinnung von Mehlen
und Stärke für die menschliche Ernährung beabsichtigt ist, werden die oben erwähnten
physiologsch unbedenklichen Säuren angewendet.
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Für technische Zwecke können andere Säuren, z. B. verdünnte Schwefelsäure
und/oder Phosphorsäure fur die Behandlung des zerkleinerten Gutes verwendet werden.
Die SWuren kUnnen in einer Konzentration bis zu einigen Gewichtsprozenten angewendet
werden, vorzugsweise aber nur in einer Konzentration von etwa o, 2 bis o, 5 Gewichtsprozent.
Anstelle verdünnter SSuren und/oder anderer Elektrolyte kdanen auch andere Mittel
fur die Koagulation der in dem zerkleinerten Gut enthaltenen Gumme, Schleimstoffe
und Fermente verwendet werden, auf die weiter unten noch eingegangen werden wird.
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Nach der oben beschriebenen Behandlung wird das Gut @ gemahlen und
anschließend gesiebt, un die Faser-und Schalenteile völlig von dem Mehl bzw, von
der Starie zu trennen. Gegebenenfalls wird die Stärke durch Sichten abgetrennt.
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Lin weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daR die Fermente,
insbesondere die Vorstufen dur Ojcydase, durch erfindungsgemäße ßehandlung koaguliert
und inaktiviert werden, insbesondere durch Dehandlung mit verdünnten Säuren oder
anderen geeigneten Elektrolyten. Damit wird eine Fermentation vermieden. Das bekannte
Verfärben frischer Schnittflächen bei Pflanzenteilen tritt nicht auf.
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Die in den Pflanzenteilen enthaltenen Farbstoffe, z. U. bei roten
Beeten, und das Aromu bleiben erhalten. Dadurch wird auch in dieser Ilinsicht eine
wesentlich höhere Qualität der Mehle gegenüber bisherigen Verfahren arzielt, Es
ergibt sich daraus auch ein weiterer wesentlicher Vorteil de3 orfindungsgemäßen
Verfahrens, daß das grobzerklcinerte Gut nach der Behandlung mit dem die Gumme,
Schleiustoffe und Fermente koagulierenden Medium und anschlieDender Trocknung beliebig
gelagert und versandt werden kann, ohne daD ein Yerderben oder eine Wertminderung
zu befürchten ist, So kann das behandelte und getrocknete Gut von seiner Erzeugungsstatte,
wenn diese in einer schwer zugänglichen Gegend liegt, zur Vermahlung und sonstigen
Weiterverarbeitung an einen anderan Ort überführt werden, Die Haltbarkeit des nach
der Erfindung behandelten und getrockne### Gutes und somit die Lagerfähigkeit sind
unbegrenzt,
Speziell bei der Gewinnung von Manihotmehl nach det
erfindungsgemäßen Verfahren werden die oben genannten Vorteile noch ergänzt durch
den Umstand, daß die glukosi-Disch gebundene Blausäure frei wird und ausgetrieben
wird.
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Die Blausäure, speziell bei dem bitteren Manihot, fUhrt X eanstandungen
und auch zur Niclctverwertung, Durch das erfindungsgemäße Verfahren können alle
Sorten auch der menschlichen Ernährung anstandslos zugeführt werden. be-Bei einer/vorzugtenAusführunssformdeserfindungsgemäßen
Verfahrens wird das mit Saure behandelte Gut zunächstvorgetrocknet,beispielsweiseaufetwa3o%
Feuchtigkeit und dann z, B. bei der Gewinnung von Mehl in einer Zerkleinerungsvorrichtung,
die mit eider Trockeneinrichtung kombiniert ist, auf eine Endfeuchte von etwa io
@ @ gebracht. Bei der Trocknung soll die Trockensubstanz des Gutes eine Temperatur
von höchstens etwa 48° C crreiclien, Die Trocknung kann auch im Vacuum und unter
Verwendung von Infrarotstrahlung durchgefiihrt werden, Fiir die oben erwähnte Vortrocknung
wird zweckmassig ein Bandtrockner mit einer Eingangstemperatur bis zu 120° C verwendet,
PUr die anschließende kombinierte Vermahlung und weitere Trocknung bis auf etwa
lo % Feuchtigkeit kann eine Mühle bekannter lsauart verwendet werden, in welcher
das Gut im Luftwirbel bei gleichzeitiger Trocknung zerrieben und an feststehenden
Schlagleisten fein zerkleinert wird. Bei der anchließenden Sichtung kann diese so
fein eingestellt werden, daß an auf diese Weise auch StUrke
mit
einer Teilchengrösse vo etwa 0,17 µauf trockenem Wege gewinnen kann. Die Umstände
der bekannten Wasohverfahren sur Starkegewinnung werden dabei vUllig vermieden.
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FUr die Behandlung des grobzerkleinerten Gutes zum Zwecke der Koagulation
der in dem pflanzlichen Material entaltenen Gumme, Schleimstoffe und Fermente können
statt verdünnter Säuren auch alle anderen Mittel angewendet werden, die zur Aus£§llung
von Emulsionen kekannt und geeignet sind, z.B. Elektrolyte, Ultraschall, elektrische
Felder, Elektrophorese und dgl. Es wird hierzu Bezug genommen auf folgende Veröffentlichungen,
in denen die betreffenden Wirkungen erläutert sind : Ultraschall : Ullmann, Bd.X,
Seiten 607, 608 sowie J, Alexander,"Kolloid Chemistry", Bd, 5, Seite 33 ? (1944)
Elektrische Felder : AB, Cottrell, Transactions Amer. Instit.Mining Met.Engrs. 65,
430 (1921) Bergmann/GtEgloff"Emulsions and Forms"2 New York (1948) Ullmann, Bd.
6, Seite 509, Absatz "Brechen von Emulsionen" Ullmann, Bd.9, Seite 313 (1957) "Aufbereitung
durch Koagulation"
Manegold, Bd. I "Allgemeine und angewandte Kolloidkunde",
Seite 921 ff. Verlag Straßenbau, Chemie und Technik, Heidelberg, Ullmann, Dd.7,Seite375ff.(1956)"Fermente"
Das erfindungsgemäße Verfahren und dessen Durchführung werden durch die beiden folgenden
AusfUhrungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung naher erläutert.
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Beispiel i (Fig.i und 2) ioo kg Manihotwurzeln werden in Wasser vorgeweicht,
um den Schmutz zu entfernen, und gelangen über ein Farderband in einen Zerteiler
i in welchem sie in Stücke von 2o-3o cm Lange geschnitten werden. Die Wurzelstücke
werden dann in einer üblichen Waschtrommel 2 mit Wasserzuführung über das Pumpenaggregat
3 völlig gereinigt und dann auf einem Ausleseband-Tisch 4 von Faulteilen und holzigen
Stengelresten befreit. Das ausgelesdene Gut geht über ein Förderband 5 in eine Würfelschneidemaschine
6 bekannter Bauart, in welcher es in Würfel von 0,8 - 1,0 cm Kantenlange zerteilt
wird. Die Würfel fallen, wie durch einen Pieil angedeutet, auf ein Forderband 7
und werden beispielsweise mit einem Gemisch aus Benzoesäure und Ameisensäure im
Gewichtsvfhältnis 1 : 1 und einer Gewichtskonzentration von out3 3 @ besprührt.
Die Sprühanlage besteht in wesentlichen aus der Behälter 8, der Umlaufpumpe 9 und
einer Anzahl von Düsen 10, die so angeordnet sind, daß der ausgestossene Sprüh nebel
sowohl auf das fallende Gut
als auch auf das auf dem Förderband
7 transportierte Gut einwirkt. Auf diese Weise wird praktisch die gesamte Oberfläche
der Würfel benetzt, so daß die verdünnte saure von allen Seiten in die Würfol eindringen
und die Guwme zur Koagulation bringen kann.
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Das behandelte Gut wird über den Elevator ii und die Rinne 12 in
einen Bandtrockner 13 von bekannter Bauart befördert, in welchem der Feuchtigkeitsgehalt
der behandelten Würfel auf etwa 3o 5 reduziert wird. Die e Eingangstemperatur des
Bandtrockners kann bis etwa 120° C betragen, ohne daB eine ErwWrmung der Trockensubstanz
der Würfel auf eine Temperatur liber 48° C stattfindet.
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Aus dem Bandtrockner 13 gelant das Gut liber einen weiteren FUrderer
14 in eine kombinierte Trockner-Mahlmühle 15, in welcher es auf etwa lo 9 Feuchtigkeitsgehalt
getrocknet und gleichzeitig auf die gewünschte Teilehengrosse bis zu 0,17 µ zerkleinert
wird. Die fronnung von Mehl bz* StWrke und Faserstofen erfolgt in eine Fllterzython
16, Aus diesem gelangt das Gut in einen Mikroklassierer 17, in welchem es nach der
Kon rgrösse klamiert und ein etwa im Filterzyklon noch nicht entfernter Rest der
Fasern abgeschieden wird.
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Bei der gewählten Beispiel werden insgesamt 5o kg Wasser ausgetrieben,
so daß 5o kg gemahlenes Produkt anfallen, aus welche to kg Faserstoffe ausgesichtet
werden.
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Die Ausbouto an Mehl beträgt demnach 4o Gewichtsprozemt der aufgegebenen
Wurzeln, was einer Ausbeute von 98 bis 99 % des darin onthaltneco Mehlew entspricht,
Beispiel
2 (Fig. l und 3) loo kg Kartoffeln werden ohne Benutzung des Zerteilers 1 unmittelbar
in die Waschtrommel 2 gegeben und in übrigen mit der in Fig, l dargestellten Apparatur
behandelt.
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Zum BesprUhen der Würfel auf dem Ftirderband 7 wird jedoch in diesem
Fall ein Gemisch aus Schwefel-und Phosphorskure im Verhältnis 1 : 1 und in einer
Konzentration von o, 4 Gewichtsprozent verwendet. Das behandelte Würfelgut geht
hiernach liber den Elevator li und die Rinne 12 in ddn Bandtrockner 13, gem. Fig.
3, in welchem es bei einer Eingangstemperatur von etwa 60° C auf le % Feuchtigkeitsgehalt
getrocknet wird, Das getrocknete Gut läuft liber die Fdrdereinrichtung i4 in die
Hammermühle 18, in welcher es auf eine Teilchengroße bis zu o, 17 µ zerkleinert
wird. Dieses Produkt wird in der dargestellten Filterzyklon 16 oder in einem nicht
gezeichneten Mehlrüttelsichter von den Faserstoffen getrennt, wobei Kartoffelmehl
anfällt. Zur Gewinnung von Stärke kann hiernach noch in dem Mikroklassierer 17 nach
der fUr Stärke benötigten Teilchmngröße klassifiziert werden, wobei auch etwaige
Faserreste abgeschieden werden, Bei diesem Beispiel werden insgesamt 78 kg Wasser
entfernt, so daß 22 kg gemahlones Produkt anfallen, aus welches 4 kg Faserstoffe
ausgesichtet werden. Die Ausbeute an Mehl beträgt somit 18 % bezogen auf das Aufgabegut.
Die Ausbeute der darin enthaltenden Stärke betrigt 98 - 99%.