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Verfahren zur Trennung der Bestandteile von Stärke enthaltenden Materialien.
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Die erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren ur Trennung der
verschiedenen Bestandeile ge-trocknetew Stärke enthaltender Materialien voneinander0
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft insbesondere einen Mahlvorgang der getrockneten
Stärke enthaltenden halten rialien, an die sich ein erneutes Befeuchten des sich
ergebenden Mehles in einem wässrigen Medium anschliept, sowie das Unterwerfen der
Aufschlämmung einer kontinuierlichen Zentrifugertrennung. Hierdurch werden die löslichen
Bestandteile praktisch sofort und vollständig aus dem System vor der Druchführung
irgendwelcher weiteren .Äbtrennvorgänge entfernt0 Das erfindungsgemäße Verfahren
läpt sich als ganzes oder teilweise auf alle Stärke enthaltenden Materialien anwenden,
und findet insbesondere Nutzanwendung auf getrocknete Starke enthaltende Wurzeln,
#.B. Tapioka, Batate. Das erfindungsgemäpe Verfahren wird hauptsächlich unter Bezagnahme
auf dieselben beschrieben, obgleich dieses Verfahren hierdurch in keiner Weise begrenzt
wird.
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Der hauptsächlichste und wichtigste Bestandteil von Stärke enthaltenden
Materialien ist natürlich die Stärke, Bei der Gewinnung der Stärke liegen zwei Hauptprobleme
vor, und
zwar das Loslösen der Stärkekörnchen aus ihren Zellen in
guter Ausbeute, sowie die Abtrennung der herausgelösten Stärke von den anderen Bestandteilen,
insbesondere den löslichen Bestandteilen0 Die Erfindung betrifft Verbesserungen
auf beiden Gebieten und untsrscheidet sich wesentlich von den zur Zeit in Anwendung
kommenden Verfahrensweis eng Stärke enthaltende Materialien besitzen auper der Stärke
verschiedene unlösliche Bestandteile, wie faserartige Materialien, unlösliche Proteine,
sowie im Falle von Getreide OelO Wenn die Stärke in mehr oder weniger reiner Form
gewünscht wird, mup dieselbe von den erwähnten unlöslichen Materialien abgetrennt
werden. Stärke enthaltende Materialien können ebenfalls eine Vielzahl löslicher
Bestandteile aufweisen, die allgemein als Mineralsalze, lösliche Kohlehydrate einschließlich
Pflanzengummi, Bectine und Zucker. sowie lösliche Proteine einschließlich Albumine
bezeichnet werden können0 ziele Bestandteile werden
Sammelbegriff als"lösliche Bestandteile", und in dem Palle von Wurzelstärken als
"Pruchtwasser" bezeichnet. Der Ausdruck"lösliche Bestandteile", wie er im folgenden
angewandt wird, soll alle tatsächlich löslichen Bestandteile der Stärke enthaltenden
Materialien und ebenfalls diejenigen Bestandteile einschließen, die kolloidal sind0
Die Stärke mup natürlich ebenfalls von den löslichen Bestandteilen abgetrennt werden0
Bei der Tapiokafrucht enthält die innere Haut oder Rinde sehr wenig Stärke, sondern
vielmehr den Hauptteil der löslichen Bestandteile0 Zunächst unter Bezugnahme auf
das Problem des Herauslösens der Stärkekörnchen zum Zwecke deren Gewinnung, besteht
die erste Verfahrensitufe zur Durchführung dieses Vorganges in der Behandlung der
Stärke enthaltenden Materialien vermittels eines Vermahlungsvorganges, obgleich
im Halle eines Napvermahlens von Mais vor dieser Verfahrensstufe ein Einweichvorgang
ausgeführt wird, um so bis zu 70% der löslichen Bestandteile zu entfernen und den
Mais für ein
besseres Herauslösen,der Stärke vorzubereiten. Im Falle
von Wurzelstärken, mit denen sich die vorliegende Erfindung insbesondere befaßt,
ist jedoch der Mahl- oder Zerkleinerungsvorgang die erste Verfahrens stufe.
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Bei den Naßverfahren, d.h. Abtrennung von Stärke enthaltenden Materialien
ist es bis jetzt üblich gewesen die Materialien im nassen Zuaand vermittels Zerreibungsmühlen
oder ähnlicher Ausrüstung zu zermahlen Tapiokawurzeln werden zOBO nach der Ernte
und mit einem Wassergehalt von 65 - 70% gemahlen oder in einen Brei überführt,-
oder dieselben werden, wenn sie getrocknet worden sind, vor dem Mahlen oder Ueberführen
in einen Brei erneut angefeuchtet0 Getreide wird nach dem Einweichen im feuchten
Zustand mit einem Wassergehalt von etwa 45 - 50% gemahlen. Ein derartiges Mahlen,
d.h. durch Zerreiben, ist als solches nicht sehr wirksam, da hierdurch nicht der
zweckmäßig hohe Prozentsatz an Suärkekörnchen aus den dieselben enthaltenden Zellen
herausgelöst wird0 Somit verbleibt ein hoher Prozentsatz an Stärke mit der restlichen
Faser gebunden, Es werden verschiedene Stufen erneuten Mahlens angewandt, um so
bessere Ausbeuten an herausgelöster Stärke zu erzielen.
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Weiterhin wird aufgrund des erneuten Mahlens eine unzweckmäßig grope
Menge feinen faserartigen Materials gebildet, von dem man schwierig die Stärke abtrennen
kann. 3s ist kiirzlich vorgeschlagen worden die Stärkekörnchen aus nassem Stärke
enthaltenden material dadurch in Freiheit zu setzen, dap dasselbe in einen Rotor
eingeführt wird, der dieses Material unter Einwirkung der Zentrifugalkraft nach
außen gegen Aufprallflächen treibt, wie zOBO Ziele verschiedener Formen und Gröpen.
Die Heftigkeit dieser Auftreffwirkung zerstört die Cellulosehäute, die die Stärkekörnchen
enthalten, wodurch die Stärkekörnchen herausgelöst werden, ohne dap die Gröpe der
faserartigen Materialien wesentlich verringert wird Diese Wirkung erleichtert die
sic anschließenden ilaschstufen, wodurch die Menge der durch die restliche Faser
zurückgehaltenen Stärke wesentlich verringert wird0 Aus Gründen der Zweckmäßigkeit
wird
die oben beschriebene Ausrüstung im folgenden als Auf@rallmühle
bezeichnet.
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Obgleich dei Anwendung von Aufprallmühlen zum Zwecke des in Freiheitsetzens
der Stärke aus nassen Stärke enthaltenden Materialien einen wesentlichen Fortschritt
auf dem Sektor der einschlägigen Industrie darstellt, ist dieses Verfahren nicht
so wirksam z. B. bei erneut angefeuchteten Tapiokaschnitzeln, wie es der Fall bei
frisch geernteten Wurzeln ist. Das erneute Anfeuchten der Schnitzel stellt ein langsam
verlaufendes Verfahren dar und benötigt 18 -24 Stunden und ist auq weiter unten
zu erläuternden weiteren Gründen schädlich. Hierdurch kommt ebenfalls nicht die
lange Einweichzeit, z.J3. 35 - 50 Stunden bei dem Naßmahlen von Getreide, wie äais,
in Frotfall. Obgleich die Ausbeuten an herausgelöster Stärke wesentlich verbessert
sind gegenüber den früher erhaltenen Ausbeuten (15 - 20% Stärke in der restlichen
Faser im Vergleich zu 30 - 40% nach älteren Verfahren, z. B. bei der Verarbeitung
von Tapioka), ist es zweckmäßig einen Mahlvorgang anzuwenden, der noch weitere Stärke
herauslöst.
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Unter Bezugnahme auf die löslichen Anteile ist es in der einschlägigen
Industrie wohlbekannt, dap die löslichen Anteile aufgrund der Tatsache, dap dieselben
ideale
mittel für das Wachstum von Mikroorganismen darstellen, diese die Ursache fär große
Schwierigkeiten bei dem Abtrennvorgang darstellen. Somit würde es aufgrund dieser
biologischen Empfindlichkeit logisch erscheinen, dap diese löslichen Anteile vor
der Durchführung irgendwelcher weiteren Abtrennvorgänge entfernt werden. Deren Entfernung
ist Jedoch stets mehr oder weniger nach und nach durchgeführt und über das gesamte
Verfahren verteilt und verlängert worden, wobei die Betonung auf der Entfernung
der löslichen Anteile auf einem Gegenntroi-1'aechverfahren lag, d.h. einer Rückführung
und erneuten Anwendung von Waschwasser. Die übliche Verfahrensweise besteht darin
zunächst die Faser von dem zermahlenen Brei su trennen, und sodann die Stärke abzutrennen
und abschließend dieselbe frei von löalichen Anteilen zu waschen. -
Es
sind Versuche unternommen worden eine wirksamere und frühzeitige Entfernung ddr
löslichen Anteile bei dem ,Napmahlen von Stärke enthaltenden Materialien zu erzielen.
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Zur Erläuterung der Gründe warum diese Versuche fehlschlugen, wird
zunächst kurz das Verhalten der löslichen Anteile und die Schwierigkeiten beschrieben,
die sich durch deren Gegenwart in Stromsystemen ergeben, und zwar insbesondere wenn
es sich um die Verarbeitung von Stärke enthaltenden Wurzeln handelt.
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Grundsätzlich beruhen die meisten Schwierigkeiten, die sich durch
das Wachstum von Mikroorganismen bei der Abtrennung von Stärke aus Wurzeln oder
Knollen nach dem Napsystem ergeben, in den löslichen Bestandteilen. Xapiokawurzeln
enthalten z.B. ein Gemisch aus löslichem Protein, das Albumincharakter aufweist,
sowie lösliche Kohlehydrate, von denen einige Zucker sind. Bataten enthalten eine
wesentlich höhere Menge an Zucker als dies bei der Tapioka der Fall ist, und zusätzlich
Farbstoff und Pektin. Die löslichen Anteile können aus den frischen Wurzeln mit
Wasser extrahiert werden, wenn das System frisch gehalten und der pH-Wert über 6,0
aufrechterhalten wird. Dies ist jedoch praktisch unmöglich, da die Temperatur (in
den Tropengebieten wo die Wurzeln im allgemeinen verarbeitet werden) und das Arbeitsmedium
(die zermahlenen Wurzeln in Wasser) für das Wachstum von Mikroorganismen ideal sind.
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Sporen und Hefen gedeihen gut und fadenartige, schleimartige Sporen
wachsen überwiegend und sehr schnell mit dem Ergebnis, dap sich eine organische
Acidität entwickelt mit einer entsprechenden Abnahme des pH-Wertes auf einen Bereich
von 3,5 - 4,5.
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Die Folgeerscheinung dieser natürlichen Umsetzungen in dem Mahlsystem
zeigt sich schnell bei dem Verfahren: 1v Mit dem Abfall des pH-Wertes koagulieren
oder flocken die Albumine aus, die ursprünglich wasserlöslich oder kolloidal waren,
und dieselben verbleiben bis zu dem Ende
des Verfahrens in der Stärke
eingebettet. Selbst die feinsten Siebe entfernen dieses koagulierte Protein nicht.
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Als Reinigungsvorrichtungen bekannte Maschinen werden gelegentlich
angewandt, um die koagulierten Proteine su entfernen, Jedoch bedingt dies stats
einen erhebliohen Verlust an erstklassiger Stärke; Die meisten Fabriken sind dazu
gezwungen worden, zwei oder mehrere Stärkesorten aufgrung dieser Tatsache herzustellen.
Bei den technisch schlechter ausgerüsteten Fabriken werden 25 der gesamten Stärke
als Stärke schlechter Sorte behandelt aufgrund der Sohwierigkeit das ausgeflockte
Protein aus der eigentlichen Stärke zu entfernen.
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2. Die zweite und nachteiligere Wirkung des Abfalles der Temperatur
und des pH-Wertes besteht in der schnellen, Bntwicklung und Wachstum von Sporen
in den in Wasser euspendierten breiigen oder zermahlenen Wurzeln. Der überwiegend
vorliegende Organismus ist eine Spore des Fadentypuß, der sich in allen Sieboberflächen
festsetzt, unabhängig davon, ob dieselben aus Seide, Nylon oder Metall bestehen,
und der schnell ein Fadenmycel entwickelt, das die Siebfläche schon in 1 - 2 Stunden
verstopft, wodurch es praktisch unmöglichwird die Stärke von der Faser abzutrennen.
Bei den Betrieben, bei denen ein, Gegenstrom-Waschsystem angewandt wird, ist der
Betrieb am schwierigsten. Bei einem einfachen Waschsystem, bei dem in Jeder Waschabteilung
frisches Wasser angewandt wird, ist der Betrieb etwas einfacher. Das Problem, das
Verstopfen der Siebe zu verhindern, unter dem gleichzeitigen Versuch die von der
Stärke freigewaschene Faser zu entfernen, stellt bei weitem das schwierigste Problem
dar.
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Es lassen sich Fälle anfUhren, bei denen das Myoelwachstum auf den
Sieben sich zu einer länge bis zu 50,8 mm schon innerhalb weniger Betriebsstunden
entwickelte. Sollte man weiterhin das Mycel auf den Sieben eintrocknen lassen, so
werden die Siebe wertlos, da es praktisch unmöglich ist dasselbe zu entfernen, naohdem
es getrocknet ist. Es sind Fälle bekannt, bei denen das einzige Verfahren der Entfernung
dieses
getrockneten Pilzes von einem Metallsieb in einem Abbrennen mit einer Lötlampe bestand.
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3. Aufgrund des Bakterienwachstums wird das Gemisch aus Faser und
Stärke schleimartig und pflanzengummiartig und das Vorliegen eines derartigen klebrigen
Materials führt dazu, dap die Stärkekörnchen zäh an den Fasern anhaften, wodurch
die Trennung dieser zwei Bestandteile voneinander sehr schwierig wird. Es sind wiederholte
Trennvorgänge notwendig, wenn eine Stärke guter Sorte erhalten werden soll.
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Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, das Wachstum von
Mikroorganismen während des Verfahrens möglichst klein zu halten, und es sind z.B.
Konservierungsmittel, wie Schwefeldioxyd und Chlor angernndt worden. Es müssen jedoch
derartig grobe Mengen dieser Substanzen angewandt werden, um die Bakterienwirkung
zu unterdrücken, so dap dieselben auf die Stärke eine modifizierende Wirkung ausüben
und deren arteigene Charakteristika in einem unzweckmäßigen Ausmap verändern. Weiterhin
ist der Kosten faktor oftmals viel zu hoch. Weiterhin setzt sich Schwefeldioxyd
mit Fruchtwasser und Eisen um, das die Stärke aufgrund der Bildung eines Eisencyanidkomplexes
verfärbt.
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Im Allgemeinen beträgt die Zeitspanne, während der die löslichen.
Anteile in dem Verfahren vorliegen, in vielen abriken wenigstens 18 Stunden und
länger, und liegt öfter bei 72 Stunden. Es ergibt sich somit, daß es notwendig ist
die löslichen Anteile so schnell wie möglich nach der Ueberführung der Stärke in
einen Brei zu entfernen.
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Im allgemeinen ist das Problem der löslichen Anteile bei dem Naßmahlen
von Getreide bei weitem nicht so schwierig als es der Fall bei Wurzelstärken ist.
Wie bereits erwähnt, wird ein Teil der löslichen Anteile durch Einweichen abgetrennt,
undVAbtrennvorgänge können in kälteren
ten. z.B. für Tapiokawurzeln im Gegensatz zu tropischen Gebieten,
Die Entfernung der restlichen
löslichen Anteile wird jedoch nicht
erzielt bis die Faser gewaschen und aus dem Verfahrensgang entfernt worden ist.
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Wie bereits erwähnt, sind Versuche unternommen worden, bei der Verarbeitung
von Stärke enthaltenden Materialien eine frühzeitige Entfernung der löslichen Anteile
durchzuführen.
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In der UOSo Pateitsohrift 2 307 725 wird vorgeschlagen,das von den
Buhr-Mühlen abgegebene Produkt bei dem Naßmahlen von Mais einem Waschvorgang zur
Entfernung der löslichen Anteile zu nnterwerfen. Es wird ebenfalls vorgeschlagen,
den Brei von Kartoffeln auf Waschfiltern einem Waschvorgang zu unterwerfen. In der'U,S.
Paten tschrift 2 443 897 ist vorgeschlagen worden, einen hohen Prozentsatz löslicher
Anteile von Kartoffelbrei durch Vermahlen der Kartoffeln in Gegenwart von Calciumydroxyd
enthaltendem Wasser und Unterwerfen einer Zentrifugierabtrennung des mit Stärkemilch
aus einer späteren Verfahrensstufe verdünnten Breies abzutrennen. Soweit der Anmelderin
bekannt, sind diese Verfahren nicht erfolgreich gewesen, und zwar lediglich weil
ein Teil der Stärke und löslichen Anteile in dem überfließenden produkt der ersten
Abrrennstufe zurückblieben und es notwendig war, dieselben in das Verfahren zurUckzuführen,
um so einen Verlust an Stärke zu verhindern. Somit wurde das Problem der Bakterienwirkung
nicht ausgeschaltet.
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Es lagen ebenfalls weitere Nachteile vor. Bei der Anwendung eines
Waschfilters ist es z.B. notwendig die Be'schickung mit einem spezifischen Gewidht
von wenigstens etwa 120 Be (21% Beststoffe) und vorzugsweise 150 Be" (30% Feststoffe)
anzuwenden, wodurch ein erneutes Aufschlämmen des Pilterkuchens und Wiederholung
des Vorganges zur Erzielung des gewünschten Wirkungsgrades des Waschvorganges notwendig
wird. Weiterhin enthalten die Filtrate dieser stufenweisen Filtrationen eine erhebliche
Stärkemenge, die zwecks Vermeidung von Verlusten in das Verfahren zurückgeführt
werden mup.
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In der U.S. Patentschrift 2 443 897 wurde eine kontinuierliche Trennvorrichtung
mit festem Behälter angewandt. Diese Maschine stellt mehr eine Eindickvorrichtung
als eine Abtrennvorrichtung
dar und gestattet es, dap ein groper
Prozentsatz der Stärke und Faser in dem die löslichen Anteile enthaltenden überfliependen
Produkt die Vorrichtung verläßt. Daher ist es notwendig, das überfliepende Produkt
in das Verfahren zurückzuführen, damit die Stärke in dem Verfahren verbleibt. Eine
Zurückführung verlängert natürlich die Zeitspanne, die die löslichen Anteile in
dem Verfahren verbleiben und vermittelt den Eikroorganismen eine Möglichkeit zu
wachsen unter Ausbildung deren beschriebenen Gefahren. Weiterhin wurde Stärke milch
aus einer späteren Verfahrensetufe, die immer noch lösliche Anteile enthält, mit
dem Brei vermischt, um so die Beschickung zu der Vorrichtung aufzuStllenO Somit
verblieben lösliche Anteile mehr oder weniger unbeschränkt lange in dem Verfahren.
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Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dap die Notwendigkeitfür
ein verbessertes Verfahren zum Abtrennen der Bestandteile der Stärke enthaltenden
Materialien vorliegt, durch das die gesamten weiter oben erwähnten Schwierigkeiten
überwunden werden, Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, gewisse
Verbesserungen bei der Gewinnung von Stärke aus getrockneteg Stärke enthaltenden
Materialien, z. B. Xapiokawurzeln, in Vorschlag zu bringen, wodurch das Verfahren
vereinfacht, die Ausbeute und Qualität an Stärke erhöht, und die Kosten desselben
verringert werden. Ein spezieller erfindungsgemäer Zweck besteht darin, ein Verfahren
zur Gewinnung von Stärke aus Stärke enthaltenden Wurzeln vorzuschlagen, das in einem
kalten Klima im Gegensatz zu tropischen Klimazonen gemäß der derzeitigen Verfahrensweise
ausgeführt werden kann, Ein weiterer erfindunggemäßer Zweck besteht darin, ein Verfahren
in Vorschlag zu bringen, durch das getrocknete Stärke enthaltende Materialien leicht
wieder angefeuchtet werden können. Ein weiterer erfindungsgemäper Zweck besteht
darin, ein Verfahren für die praktisch sofortige und vollständige Entfernung von
löslichen Anteilen aus Stärke enthaltenden Materialien, z. B. Stärke
enthaltend
Wurzeln, in Vorschlag zu bringen. Weiterhin, ist es ein erfindungsgemäper Zweck,
ein Verfahren zur fernung von löslichen Anteilen aus Stärke enthaltenden Materialien
vor der Abtrennung der unlöslichen 3estsndteile vorzuschlagen. Sohlieplich ist es
ein erfindungsgemäßes Ziel, ein Verfahren für ein wirksameres Herauslösen der Stärkekörnchen
aus den, dieselben enthaltenden St ärke zellen vorzuschlagen. Es gehört ebenfalls
au den erfindungsgemäßen Zielen, ein Verfahren zur Abtrennung von Stärke aus Stärke
enthaltenden Wurzeln vorzusohlagen, wobei der Anfall von Stärke geringerer Qualität
vermieden wird. Weitere erfindungsgemäße Ziele ergeben sich aus der folgenden Besochreibung.
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Insbesondere schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung
getrockneter Stärke enthaltender Materialien zur Abtrennung der löslichen Bestandteile
von den unlöslichen Bestandteilen in denaelben vor, das dadurch gekennzeichnet ist,
dap das getrocknete Material ausreichend zum Zerbrechen der die Stärkekörnchen enthaltenden
Zellen in Fragmente gemahlen wird, das sich ergebende Mehl mit einem wässrigen Medium
erneut angefeuchtet und die sich ergebende Aufschlämmung einer kontinuierlichen
Zentifungierabtrennung unterworfen wird, um so die löslichen Bestandteile in einem
oben abflieflenden, und die Stärke und Naser in einem unten abfließenden Produktstrom
getrennt zu entfernen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die getrockneten Stärke
enthaltenden Materialien auf eine vorhexbestimmte Größe zermahlen, das sich ergebende
Mehl oder Mahlprodukt in einem wässrigen Medium erneut befeuchtet und die sich ergebende
Aufschlämmung einer kontinuierlichen Zentrifugierabtrennung unterworfen, um so die
löslichen Bestandteile in einem oben abflieenden und die Stärke und Faser in einem
unten abfliependen Produktstrom arenxit zu entfernen. Der Mahlvorgang, das erneute
Befeuchten des Mehles und die Entfernung der löslichen Anteile werden innerhalb
von Minuten durchgeführt.
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Die Stärke kann von der Faser und anderen unlöslichen Bestandteilen
vermittels bekannter Stärke- und Faser-Abtrennvorrichtungen, z.B. Trommeln, Schüttelvorrichtungen,
Siebpumpen; Zentrifugen, Hydroclonen uswO, abgetrennt werden.
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Das Gemisch aus Stärke und Faser kann ebenfalls direkt einer Säure-
addr Enzymumwandlung unterworfen werden, um so die Stärke in einen Zucker enthaltenden
Sirup um-zawandeln.
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Bei der Durchführung der Erfindung in ihrer Anwendung auf Tapiokawurzeln
wird das getrocknete Material, d.h. Tapiokaschnitzel, in der getrockneten Form in
üblicherweise ausreichend vermahlen oder zerkleinert, um so die die Stärkekörnchen
enthaltenden Zellen in Fragmente zu zerbrechen.
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Die die Stärkekörncehn enthaltenden Tapiokawurzelzellen besitzen z.B.
einen Größenbereich von 200 - 800 Mikron, und somit sollte die Teilchengröße des
gemahlenen Materials etwas kleiner sein als die Zellen, wobei die genaue Gröpe von
der Tapiokaart abhängt.
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Das Mehl oder Mahlgut aus dem Mahlvorgang wird sodann in Wasser oder
einem wässrigen Medium erneut befeuchtet, wobei dieses Medium sauer oder alkalisch
sein kann, um so das erneute Befeuchten und die Abtrennung zu unterstützen. Der
Mahlvorgang zerkleinert die die Stärkekörnchen enthaltenden Cellulosehüllen in Fragmente0
Diese Fragmente bestehen aus Agglomeraten von Stärkekörnchen, an denen getrocknetes
lösliches Material und ein Teil der Oellulosehülle haftet. In dieser Form wird das
Stärke enthaltende Material praktisch sofort erneut befeuchtet und das Heruaslösen
der einzelnen . Stärkekörnchen aus den Fragmenten erleichtert. Innerhalb weniger
Minuten befindet die sich ergebende Aufschlämmung in einem für die Durchführung
durch eine Zentrifuge geeignieten Zustand.
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Die Aufschlämmung sollte den PH-Wert des frischen Stärke enthaltenden
Materials, z.3. einen PH-Wert von 6,5 - 7,0, oder im Falle von Tapioka und Bataten
gegebenenfalls einen sogar höheren PH- Wert aufweisen.
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Wenn das getrocknete Idaterial unter geeigneten Bedingungen gelagert
worden ist, ist gewöhnlich keine Einstellung des pH-Wertes in Abhängigkeit von dem
p11-Wert des in Anwendung kommenden Wassers notwendig. In denjenigen Fällen jedoch,
bei denen die Tapiokaschnitzel z.B. nicht unter geeigneten Bedingungen getrocknet
und gelagert worden sind, kann sich aufgrund der Gärung ein saurer Zustand entwickeln.
Sodann sollte eine entprechende Einstellung des pI-Wertes durchgeführt werden0 Wenn
das Mehl oder Ivahlgut unter den gleichen PH-Wert Bedingungen wie sie in dem frischen
Içiaterial vorliegen erneut angefeuchtet wird, lösen sich die Proteine, die Pflanzengummi
und Zucker erneut, und im Falle der Tapioka oder Bataten verbleibt z.B. das lösliche
Protein solange löslich bis der p11-Wert aufgrund von Bakterienwirkung abfällt.
Wie bereits erwähnt, sind koagulierte Proteine schwierig von Stärke zu trennens
Somit ist es zweckmäßig und praktisch diese Schwierigkeit durch Zentrifugieren der
Aufsohlämmung unmittelbar nach Eintreten des erneuten Befeuchtens zu vermeiden,
so dap die Albumine das System in löslicher Form verlassen im Gegensatz zu der koagulierten
Form, wobei der restliche Anteile der löslichen Bestandteile in dem überfließenden
Produkt vorliegt. enn dies aus irgendwelchen Gründen nicht durchgeführt werden kann,
kann als eine Schutzmaßnahme ein Konservierungsmittel, wie Chlor, Schwefeldioxyd
usw. der hufschlämmung zugesetzt werden, um so das Bakterienwachstum hintenan zu
halten. (Natürlich kann das konservierungsmittel ebenfalls an einer beliebigen Stelle
des Verfahrensganges im Falle besonderer Vorkomanisse, wie einer Betriebsunterbrechung,
zugesetzt werden).
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Einer der Vorteile des erfindungsgeLäpen Verfahrens besteht darin,
daß die für das erneute Anfeuchten der Stärke enthaltenden Materialien und zur Entfernung
der löslichen Anteile benötigte Zeit so kurz ist, dap nur geringe oder keine Möglichkeit
für das Wachstum von Mikroorganismen vor oder anschliepend an die Entfernung der
löslichen Anteile gegeben ist.
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Es kann jede Zentrifuge angewandt werden, die wirksam und kontinuierlich
feste Stoffe von Flüssigkeiten trennt. Vorzugsweise sollte die Zentrifuge eine Bauart
besitzen, die so ausgerüstet ist, dap dieselbe einen Teil des unten abfliegenden
Produktes in die Zentrifugenkammer zurückführt.
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Es kann Waschwasser zusammen mit dem zurückgeführten Material in die
Zentrifugenkammer eingeführt werden. Andererseits kann das Waschwasser getrennt
in den umfang des Zentrifugengefäpes eingeführt werden. In derartigen Vorrichtungen
flieht das unten abfließende produkt durch Düsen mit verschiedenen Oeffnungsgröpen
ab. Diese Vorrichtungen sind in der einschlägigen Industrie wohl bekannt und werden
gelegentlich als Zentrifugen der Düsentypes bezeichnet.
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Die Düsenöffnungen müssen natürlich groß genug sein1 um den Durchtritt
der das gemahlene Stärke
Material enthaltenden Aufschlämmung ohne Veratppten zu gestarten. Wenn das Material
jedoch auf die weiter oben erwähnte Gröpe Vermahlen wird, besteht keine Gefahr eines
Verstopfens, da die nunmehr zur Verfügung stehenden Düsen Oeffnungen mit einer Gröpe
von wenigstens 2200 Mikron besitzen. Eine für die erfindungsgemäpen Zwecke geeignete
Zentrifuge ist in der U.S. Patentschrift 2 013 668 erläutert, obgleich ebenfalls
andere Zentrifugen mit den oben erwähnten Kennzeichen zufriedenstellend sind.
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Zentrifugen der Düsenart sind dafür vorgesehen, eine flüssige Beschickung
zu verarbeiten, die einen Gehalt an Feststoffen mit nur 86/ (4,50 Be) enthält. Dies
ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, da hierdurch die Anwendung
einer verdünnten Aufschlämmung, d.h.
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Entfernung von Feststoffen durch hohe Verdünnung, ermöglicht wird,
wodurch sich ergibt, dap etwa 90 der löslichen Anteile in einem einzigen Verfahrensgang
innerhalb von Sekunden entfernt werden können. Das nur etwa 10% der gesamten ursprünglichen
löslichen Anteile enthaltende unten abfliepende Produkt führt nunmehr nicht zu den
weiter oben beschriebenen Verarbeitungaschwierigkeiten durch Pilzwachstum, wodurch
die Baßerabtrennung und das Waschen der Faser einfache und sehr wirksame Arbeitsvorgänge
werden.
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Das aus der Zentrifuge unten abfließende Produkt kann durch eine zweite
Zentrifuge geftihrt werden, um so die restlichen löslichen Anteile zu entfernen,
obgleich dies in anderer Weise zu einem späteren Zeitpunkt während des Verfahrene
erreicht werden kann. Weiterhin gestattet die Anwendung einer derartigen Zentrifuge
ebenfalls die Gewinnung der Stärke und Faser in einem Strom, wobei praktisch der
gesamte Anteil der löslichen Bestandteile in dem anderen Strom im Gegensatz su vorbekannten
Arbeitsweisen entfernt wird, bei denen ein hoher Prozentsatz der Stärke zusammen
mit den löslohen Anteilen die Verrichtung verläßt, wodurch eine Rückführung zur
Ausführung eines wirtschaftlichen Verfahrens notwendig wird.
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Das Gemisch aus Stärke undFaser, aus dem paktisch die gesamten löslichen
Anteile entfernt worden sind, kann in üblicherweise behandelt werden* um flo die
Stärke in reiner Form zu gewinnen, oder dasselbe kann zur Herstellung von Zucker
enthaltenden Sirupen durch Säure- oder Enzymumwandlung oder eine Kombination dieser
zwei
wandt wrden.
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Eine Erläuterung einer bevorzugten efindungsgemäßen Ausführungsform
bezüglich Tapiokaschnitzeln wird im folgenden angegeben. Unter Bezugnahme auf die
Figur 1 wurden Tapiokaschnitzel (Feuchtigkeitsgehalt etwa 12% und Stärkegehalt 68)
in einer üblichen Mhhle auf eine Teilchengröße von etwa 100 Mikron gemahlen. Das
Mehl 12 wurde in einen mit Rährer versehenen Mischtank 2 gebracht und frisches Wasser
13 in ausreichender Menge zugestzt, um so eine Aufschlämmung mit einem Gehalt an
Feststoffen von etwa 8% au ergebon.Ein Gehalt an Peststoffea bis zu 10% ist möglich,
obgleich es bevorzugt ist eine So weit wie möglich verdünnte Aufschlämmung anzuwanden.
Der PH-Wert der Aufechlämmung betrug 7,0, Die Aufschlämmung wurde sofort einer ZontriXuge
der Düsenart 3 mit Düsenöffnungen von 2200 Mikron zugeführut.
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Die Zentrifuge wurde mit einer Geschwindigkeit von 5600 UpM betrieben.
Dan oben, abfließende und 90% der löslichen Anteile und keine Stärke enthaltende
Produkt wurde direkt dem Abwasserkanal zugeführt. Das unten abfließende und die
gesaite
Stärke und Faser enthaltende Produkt trat in ein Faserwasch-
und Abtrennsystem 4, bestehend aus üblichen Trommeln und Sieben, ein, wo die Faser
abgetrennt, von acr in Preiheit gesetzten Stärke freigewaschen und verworfen 16
wurde. Die gemahlene Stärke wurde durch einen Einenger 5 geführt, und das oben abfliepende
praktisch den gesamten restlichen Anteil der löslichen Bestandteile (etwa 9%) enthaltende
Produkt verworfen 17. Die aus der Zentrifuge 5 unten abfließende Stärke wurde durch
eine Reinigungs-Schüttelvorrichtung 6 und sodann durch ein sechsstufiges Hydroclonsystem
7 geführt, das im Gegenstrom arbeitet, un Spuren an Faser und löslichen Anteilen
von der Stärke zu entfernen. Das oben abfliepende Produkt wurde erneut in das Verfahren
vor dem Einenger 5 eingeführt. Frisches Wasser 20 viurde in die Hydroclonstufe 7
eingeführt. Die aus der Hydroclonstufe 7 erhaltene. Stärke wurde entwässert 8 und
getrocknet 9. Das Filtrat 21 der Entwässerungsstufe 8 wurde zu den Hydroclonstufen
7 und der Einengungsstufe 5 surückgeführt.
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Die ausbeute an gewonnener Stärke betrug etwa 95% der auf der Trockengrundlage
in dem Mehl vorliegenden Stärke. Die Gesantmenge der gewonnenen Stärke besaß erstklassige
Qualiuät, wobei keine Stärke schlechter Qualität vorlag, Dies stellt eine@ der vielen
Vorteile des erfindungsgemäpen Verfahrens dar. ei der Herstellung des praktisch
unlöslich gemachten Geiisches aus Stärke und Faser für die Umwandlung der Stärke
in demselben in Zucker enthaltende Sirupe, wurde das aus der ersten Z Zentrifugenabteilung
unten abfliepende Produkt durch eine Waschzentrifuge und ein Hydroclon-Waschsysten
geführt, um so die restlichen löslichen Anteile zu entfernen.
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Wenn Getreide, wie Laib, den oben erwähnten Verfahrensgängen unterworfen
wird, ist es ratsam das Getreide vor dem zahlen zunächst zu entkeimen oder das Maismehl
oder Mahlgut for der Aufschlämmung,aus der die islichen Anteile durch Zentrifugentrennung
entfernt werden sollen, einer Entölung ZU unterwerfen.
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Das erfindungsgemäpe Verfahren bedingt gegenüber vorbekannten Verfahren
ausgeprägte Vorteile, wobei möglicherweise das hervorragendste Merkmal die kurze
Verarbeitungszeit, insbesondere für die Entfernung der löslichen Anteile ist, wodurch
alle diejenigen Schwierigkeiten in Fortfall kommen, die sich durch eine lange, verlängerte
arbeitsseit ergeben0 Es war nicht zu erwarten, daß die Kombination des Vermahlens
in trockenem Zustand zur Vorbereitung des Stärke enthaltenden Materials zum Zwecke
eines sofortigen erneuten Befeuchtens, und das Hindurchleiten der sich ergebenden
Aufschlämmung durch die beschriebene Zentrifuge zu einerEntfernung von bis zu 90%
der löslichen Anteile bei einem einzigen Durchsatz führen würde. Hierdurch wird
ermöglicht, dap der geringe Prozentsatz der zurückbleibenden löslichen anteile (d.h.
etwa 10%) in sich daran anschliependen Verfahrenestufen schnell und leicht entfernt
wird. Die gesamte Verarbeitungszeit wird erheblich verringert, und zwar auf nur
2 Stunden. Ein weiteres hervorragendes Merkmal besteht in der Entfernung der Bakterienwirkung,
wodurch eine schnelle Gewinnung von Stärke in erstklassiger Form ermöglicht wird,
und keinerlei Stärkeanteile schlechterer Qualität bedingt werden.
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Durch das Trockenvermahlen wird es ermöglicht, das gesamte Material
auf dieselbe Gröpe zu zerkleinern und die Stärke enthaltenden Zellen in Fragmente
zu zerbrechen, ehe die btrennvorgänge begonnen werden. Somit ist es bei den erfindungsgemäßen
Verfahrensweisen nicht notwendig Napmahlvorgänge oder ein erneutes Ueberführen in
den Brei durchzuführen, und diese Vorgänge können in ortfall kommen, Das Trockenmahlen
kann in verschiedenen Durchgängen ausgeführt werden, jedoch aufgrund der Wirtschaftlichkeit,
der Energie und der Ausrüstung führt dies nicht zu einer wesentlichen Kostenerhähung.
Die Ausbeute an herausgelöster Särke wird wenigstens um 5% gegenüber dem Naßverfahren
erhöht, und dieselbe kann weiterhin durch Anwendung eines MehrstuSensystems erhöht
werden. Das Trockenmahlen ermöglicht ebenfalls z. B4 das selektive Absieben, wobei
die innere Haut
oder Rinde der Tapioka selektiv abgesiebt werden
kann, wobei hierbei nach einem ersten Durchsatz ein großer Anteil der löslichen
Bestandteile abgesiebt wird und somit die Stärkegewinnung erleichtert wird0 Weiterhin
ermöglicht es das frockenmahlen das Material auf eine Größe zu zerkleinern, d.h.
auf eine Gröpe die kleiner ist als die Zellen, die bei der Aufschlämmung in Wasser
durch eine Zentrifuge der Düsenart hindurchgeführt werden kann, Es ist unmöglich
vermittels eines Napvermahlens eine Teilchengröße ausreichender Einheitlichkeit
und genügender Kleinheit für den Durchtritt durch die Düsen einer Zentrifuge der
Düsenart zu erzielen. Dies ist einer der Gründe, warum vorbekannte Verfahrensweisen
nicht erfolgreich arbeiteten. Weiterhin sind die Energiekosten für das Napvermahlen
pro Materialeinheit höher als für das Trockenvermahlen, wobei die Kapazitäten geringer
sind0 Die notwendigen Voraussetzungen für das Mahlen sowohl bezüglich der Maschinenanordnungen
und der Energie betragen für das Trockenvermahlen etwa 1/3 derjenigen, wie sie für
eine Verarbeitung frischer Tapiokawurzeln benötigt werden. Dies gestattet natürlich
eine Verringerung der Anlagegröpe und der Kapitalinvestition. Weiterhin ermöglicht
das Trockenvermahlen die Durchführung dieses Verfahrensganges an einer Oertlichkeit
und die Durchführung der Naptrennungen an einer anderen Oertlichkeit.
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Das Trockenvermahlen ermöglicht es mehr Stärke enthaltende Zellen
zu öffnen, und durch das Herauslösen der Stärkekörnchen zu einem geeigneten Zeitpunkt
zum Zwecke der Umwandlung des gewaschenen Gemisches aus Stärke und Faser bedingt
eine leichter
der Stärke.
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Die Anwendung von Zentrifugen der Düsenart ermöglicht die Anwendung
von Beschickungen geringeren spezifischen Gewichteu als es der Fall bei vorbekannten
Ausrüstungen ist, und somit ergibt sich ein besseres Waschen und ebenfalls die Verhinderung
eines Stärkeverlustes aufgrund einer Abführung in dem überflipenden Produkt, und
weiterhin wird
eine Rückführung in den Verfahrensgang nicht notwendig
Das erfindungsgemäpe Verfahren ermöglicht ebenfalls die Anwendung von Gegenstrom-Waschsystemen'
für die Stärke und Faser, ohne dap die weiter oben beschriebenen Verfahren schwiefigkeiten
bezüglich des Pilszwachstums und des Verstopfens der Siebe auftreten, Die Entiernung
der löslichen Anteile vor den Abtrennvorgängen ermöglicht es die Stärkezellen von
den Fasern der kleinen Teilchengröße (weniger als 100 MIkron) zu entfernen.
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Wie bereits erwähnt, wird die Faser bei vorbekannten Verfahrensweisen,
bei denen lösliche Anteile während der Verfahrensgänge zum Tiauien der Stärke und
Faser vorliegen, schleimig und pflanzengummiartig. Dies führt dazu, dap die Stärkekörnchen
zäh an denselben anhaften. Je feiner die Faser ist, um so schwieriger ist die Abtrennung.
Diese Nachteile werden jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren überwunden.
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Das erfindungsgemäpe Verfahren ergibt ebenfalls weitere Vorteile.
Durch dasselbe wird es dem Hersteller von Wurzelstärke z. B. ermöglic ht, dieses
Verfahren während des gesamten Jahres und in kühleren Klimazonen als bisher im Gegensatz
zu Saißon-bedingtFn Verarbeitungen frischer Wurzeln ermöglicht. Viele der bei der
Verarbeitung von Tapiokawurzeln auftretenden Probleme ergeben sich aus der Tatsache,
daß die Tapiokawurzeln verderblich sind und in dem Klima, in dem sie gezogen werden,
nicht mehr als 36 - 48 Stunden beleben, ohne daß eine erhebliche Verschlechterung
und erheblicher Verlust an Stärkegehalt auftreten. Bereits dieses eine Charakteristikum
bedingt recht erhebliche Begrenzungen für den Verarbeiter, der das Wagnis eingeht
Tapiokastärke aus frischen Wurzeln herzustellen.
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In den tropischen Anbaugebieten verhindert ein starker Regenfall eine
regelmäßige Ablieferung der Wurzeln an die Verarbeitungsatätte. Der Transport ist
primitiv und sowie rig, wodurch sich ergibt, daß eine ausgeglichene Arbeitsweise
innerhalb
eines Jahres praktisch unmöglich ist. Aus der Erfahrung ergibt sich, dap Verarbeitungsstätten
in derartigen Gebieten nicht über 40 - 50 Tonnen Stärke pro Tag herstellen können,
wobei die meisten Firmen 5 - 10 Tonnen .Stärke' pro Tag herstellen. Der Radius von
der Verarbeitungsstätte zu den am weitesten entfernt gelegenen Zuführungsgebieten
der Tapiokawurzel kann nicht über 60 - 70 km liegen, da sohlechte Transportmöglichkeiten
keine Belieferung mit frischen Wurzeln hinter diesem Bereich ermöglichen.
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Die meisten Firmen stellen fest, dap die Zuführung der l'apiokawurzel
von Fremdanbauern unregelmäßg. und unzuverlässig ist und diese Firmen werden früher
oder später dazu gezwungen ihre eigenen Wurzeln im Plantagenmapstab nahe der Verarbeitungsstätte
zu ziehen. Dies neigt immer dazu die Kosten der Wurzeln zu erhöhen. Eine auf die
Verarbeitung frischer Wurzeln eingestellte Mühle ist im wesentlichen an benachbarte
Anbaugebiete (in der Gröpe durch den Transport begrenzt) gebunden und ist beständig
von den örtlichen wirtschaftlichen und klimatischen Bedingungen abhänging.
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Andererseits ist eine Verarbeitungsstätte und Verfahren, die für die
Anwendung getrockneter Tapiokawurzeln oder Tapiokamehl entworfen worden sind, wesentlich
flexibler und nicht so begrenzt wie die weiter oben beschriebene Verfahrensweise,
Von grundsätzlicher Wichtigkeit ist die Tatsache, dap das bei dem erfindungsgemäpen
Verfahren in Anwendung kommende Rohmaterial nicht verderblich ist und jahrelang
nicht sorgfältiger gehalten werden muß, als es üblicherweise bei Getreide der fall
ist. Aus diesem Charakteristikum ergibt sich erstens, dap aufgrund der Lagermöglichkeit
des Materials eine gleichbleibende Arbeitsweise aufrechterhalten werden kann, und
zweitens, dap das Rohmaterial aus vielen Quellen bezogen werden kann, die sich insgesamt
in dem tropischen Bereich der Welt befinden Die Verarbeitungsstätte kann an einem
strategisch wichtigen Punkt bezüglich der Markte, der zur Verfügung stehenden Arbeitskraft,
Wasserversorgung, Energieversorgung usw. erstellt werden. Dieselbe kann sogar in
bereits
bestehende Vorrichtungen ur S tärkeherstellung in nördlichen
Klimagebieten eingearbeitet werden, Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß
die Vorteile eines Trockenvermahlens zusammen mit der Entfernung der löslichen Anteile
bei der frühestmöglichen Verfahrensstufe in schneller and wirksamer Weise einen
großen So'lii @@ vorvärts in die cinschlägigen Industrie darstellen, und die Verarbeitung
von Stärke cnthaltenden ljjaterialien revolutionieren.