DE19519270A1 - Drucklos arbeitende Stärkeaufschlußanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drucklos arbeitende Stärkeauf­ schlußanlage mit in Reihe geschalteten Verweilstrecken für zerkleinerte, stärkehaltige Maische mit bei Durchlauf der Verweilstrecken stufenweiser Erwärmung auf Stärkeaufschluß­ temperatur und mit Impfvorrichtungen für Verflüssigungsenzy­ me und Proteasen; insbesondere in der Alkoholbrennerei. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum drucklosen Auf­ schließen von Stärke, bei dem die aus zerkleinertem, stärke­ haltigem Rohstoff hergestellte Maische bei Zugabe von Ver­ flüssigungsenzymen und gegebenenfalls Prozeßflüssigkeit (z. B. Dünnschlempe oder Wasser) unter Einschaltung von Ver­ weilstrecken stufenweise auf Stärkeaufschluß erwärmt wird.

Das erfindungsgemäße Anlagen- und Verfahrenskonzept umfaßt sowohl ein kontinuierliches als auch ein diskontinuierliches Aufschlußverfahren von Stärke. Der Begriff "Stärke" wird hier und im folgenden für alle in der Alkoholindustrie als vergärbar angesehenen und eingesetzten Rohstoffe benutzt.

In der Getreide- und Kartoffelbrennerei werden derzeit noch Hochdruckdämpfverfahren zum Aufschluß der vergärbaren Roh­ stoffe (Kartoffeln, Getreide und Stärkeabfälle) eingesetzt. Die entsprechende Technologie wird beschrieben in dem Buch, H. Kreipe "Technologie der Getreide- und Kartoffelbrenne­ rei", 2. Auflage, 1972, Verlag Hans Carl, Nürnberg, Seiten 132-134 (Dämpfprozeß) und 303 bis 306 (Kontinuierliches Hochdruckdämpfverfahren). Das Hochdruckdämpfverfahren hat jedoch unter anderem die Nachteile eines hohen thermischen Energiebedarfs und einer zu starken thermischen Belastung des Rohstoffs. So werden beim Hochdruckdämpfen etwa 210 bis 330 kg Dampf gegenüber nur 50 oder 110 kg Dampf bei drucklo­ sem Verfahren je 100 Liter Alkoholerzeugung gebraucht (vgl. Handbuch für die Brennerei- und Alkoholwirtschaf t 1995, Brennerei-Kalender, 42. Jahrgang, Herausgeber J. Cornelis­ sen, Seite 72).

Es gibt auch kontinuierlich arbeitende drucklose Stärkeauf­ schlußanlagen (vgl. Handbuch für die Brennerei- und Alkohol­ wirtschaft 1993, Brennerei-Kalender, 40. Jahrgang, Herausge­ ber M. Beck, Seiten 351-359). Die bekannten drucklos arbei­ tenden Stärkeaufschlußanlagen arbeiten mit wesentlich gerin­ gerem thermischem Energieaufwand als die Hochdruckanlagen, sie erfordern aber einen erheblichen Aufwand an verschieden­ artigen Wärmetauschern und Verweilbehältern sowie umfang­ reichen Rohrsystemen.

Ein entscheidender technologischer Nachteil des bekannten drucklosen Stärkeaufschlusses besteht darin, daß bei den eingesetzten Verweilbehältern bei kontinuierlichem Zu- und Ablauf der Maische unter Einhaltung der Kochtemperaturen die einzelnen Maischeteilchen sehr unterschiedlich lange im je­ weiligen Verweilbehälter behandelt werden. Das hat zur Fol­ ge, daß viele Maischeteilchen nur teilweise aufgeschlossen bzw. verflüssigt und/oder präexistierende Zucker karameli­ siert werden, so daß entsprechende Verluste bei der Alkohol­ ausbeute auftreten. Zum Vermindern der Verluste kann die Verweildauer verlängert werden. Aus demselben Grunde wird im zuletzt genannten Dokument eine Maischehomogenisiermaschine und ein Nachverflüssigungsgefäß dem Dämpfer nachgeschaltet. Außerdem werden bei dem bekannten Verfahren Proteasen zum Eiweißabbau erst während der Abkühlphase der Maische, also erst nach der Verflüssigung, zugesetzt, so daß vorher, be­ sonders im Dämpfer, Eiweißablagerungen auftreten können. Dadurch wird der Betrieb aufwendiger, der Prozeß dauert län­ ger und bereits vorhandene Zucker gehen durch Karamelisie­ rung bzw. Maillardisierung für die Alkoholausbeute verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierli­ ches oder diskontinuierliches drucklos arbeitendes Stärke­ aufschlußverfahren und eine entsprechende Anlage zu schaf­ fen, die es gestatten, unter Rückgewinnung von an anderer Stelle anfallender Abwärme, z. B. eines Teils der Wärme der hergestellten Produkte, praktisch alle Teilchen der einge­ setzten Maische genau die für den Aufschluß erforderliche Zeit verweilen zu lassen, so daß für die Maischeteilchen in minimaler Zeit ein optimaler Stärkeaufschluß ohne Bildung von Maillardprodukten und eine optimale Verflüssigung ge­ währleistet werden; trotzdem soll der Investitionsaufwand gegenüber dem Stand der Technik bei kontinuierlichem druck­ losem Aufschlußverfahren vermindert werden; auch eine Nach­ behandlung, insbesondere ein Nachimpfen mit Proteasen für den Eiweißabbau, soll entfallen können.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die eingangs genann­ te drucklos arbeitende Stärkeaufschlußanlage darin, daß zwei nacheinander von der Maische zu durchströmende Verweilstrec­ ken, nämlich eine Vorverweilstrecke und eine Hauptverweil­ strecke, vorgesehen sind, daß die Hauptverweilstrecke - das ist die zweite Verweilstrecke - als Spiralgefäß ausgebildet ist und daß der Hauptverweilstrecke eine Heizung zum Erwär­ men der Maische auf die der eingesetzten Stärke typische Aufschlußtemperatur vorgeschaltet ist.

Für das Verfahren zum drucklosen Aufschließen der Stärke be­ steht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß die Maische in einer Vorverweilstrecke vorverflüssigt und einem Eiweißabbau bei stärkespezifischen Temperaturen bis etwa 60°C unterzo­ gen wird und daß die so vorbebandelte Maische nach Eindosie­ rung eines temperaturstabilen Verflüssigungsenzyms und nach Erhitzen auf eine dem Stärketyp entsprechende Aufschlußtem­ peratur von größenordnungsmäßig etwa 30 bis 95°C in einer als ein eine homogene Fließgeschwindigkeit begünstigender enger Spiralweg ausgebildeten Hauptverweilstrecke endgültig aufgeschlossen und verflüssigt wird.

Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Zum vollständigen Aufschließen der Stärke (und dergleichen hier unter dem Begriff "Stärke" geführter vergärbarer Roh­ stoffe) werden erfindungsgemäß nur zwei Verweilstrecken be­ nötigt. In der ersten Verweilstrecke soll für die Vorver­ flüssigung eine Temperatur von je nach Stärketyp 60°C ein­ gestellt werden, so daß diese Verweilstrecke durch Rückge­ winnung von Wärme aus den hergestellten (und abzukühlenden) Produkten, wie fertig aufgeschlossene heiße Maische oder heiße Schlempe, aber auch aus aus dem Wärmeabfall anderer Anlagen, ausreichend zu beheizen ist.

Vorzugsweise soll die Vorverweilstrecke, das ist die erste Verweilstrecke, aus einem sogenannten Spiralwärmetauscher mit einer Doppelspirale bzw. einem Spiralenpaar bestehen, dessen eine Spirale von der Wärme aufnehmenden Maische und dessen andere Spirale von der Rückwärme abgebenden Substanz durchströmt wird. Bereits in der Vorverweilstrecke werden eine Vorverflüssigung und der Eiweißabbau der Maische durch Zugabe von Enzympräparaten, letzteres insbesondere an vorge­ schalteten Dosierpumpen, erreicht. Dadurch werden Eiweißab­ lagerungen in der nachgeschalteten (heißen) Hauptverweil­ strecke vermieden.

Zwischen die Vorverweilstrecke und die als Spiralgefäß aus­ gebildete Hauptverweilstrecke werden vorzugsweise eine Impf­ stelle für ein temperaturstabiles Verflüssigungsenzym und eine Heizung, insbesondere ein Dampfinjektor, der die Mai­ schetemperatur stärkespezifisch auf größenordnungsmäßig etwa 80 bis 95°C erhöht, geschaltet. Die Hauptverweilstrecke soll erfindungsgemäß eine so enge Spiral-Geometrie als Transportweg der Maische besitzen, daß die Maischeteilchen statistisch praktisch alle dieselbe (und damit minimal vor­ zugebende) Zeit in der Verweilstrecke verbleiben. Die erfor­ derlichen Verweilzeiten sowie die Temperaturen für Auf­ schluß, Verflüssigung, und Eiweißabbau sind damit bereits in den beiden erfindungsgemäßen Verweilstrecken exakt einzuhal­ ten. Die früher beim kontinuierlichen drucklosen Stärkeauf­ schluß benutzten Misch- und Nachverflüssigungsaggregate kön­ nen vollständig eingespart werden, wenn erfindungsgemäß ge­ arbeitet wird.

Die Hauptverweilstrecke soll erfindungsgemäß als Spiralgefäß ausgebildet werden. Ein solches Gefäß kann einen Eingang im Zentrum der Spirale und einen Ausgang an der Peripherie der Spirale besitzen. Die Breite einer solchen Spirale - gemes­ sen in Richtung der Spiralachse - soll nur so groß bzw. so eng sein, daß praktisch alle Maischeteilchen mit derselben Geschwindigkeit transportiert werden. Als Transportmittel kann der Anlage, bevorzugt vor der Verweilstrecke, eine Pum­ pe vorgeschaltet werden.

Die Geometrie der Verweilstrecken, auch der Vorverweilstrec­ ke, soll außerdem so gewählt werden, daß Toträume mit ruhen­ den oder nur relativ langsam bewegten Maischeteilchen bzw. strömungsbegünstigte Bereiche mit schneller als erwünscht bewegten Maischeteilchen praktisch nicht vorkommen.

Wenn aus technologischen Gründen in der als Spiralgefäß auf­ gebauten Hauptverweilstrecke eine bestimmte Verweildauer, z. B. 60 Minuten, bei vorgegebener Strömungsgeschwindigkeit der Maische gefordert wird, läßt sich ein Spiralgefäß mit ausreichend langem Verweilweg konstruieren und bauen. Soll aufbauend auf einer entsprechend fertigen Anlage die Trans­ portgeschwindigkeit Maische, z. B. wegen erhöhter Produkti­ onswünsche, vergrößert werden, kann dem ersten (also bereits vorhandenen) Spiralgefäß ein zweites Spiralgefäß in Reihen­ schaltung angeschlossen werden. Alternativ ist es auch mög­ lich, ein Doppelspiralgefäß mit zwei (bzw. einem Paar) zu­ gleich gewickelten Spiralen vorzusehen, von denen zunächst die eine Spirale, beispielsweise von innen nach außen, dann die andere Spirale in Reihe vom selben Maischestrom, gegebe­ nenfalls von innen nach außen, zu durchströmen ist.

Die Temperatur in der Hauptverweilstrecke soll stärkespezi­ fisch möglichst hoch gemacht werden, das heißt beispielswei­ se bei Weizen etwa 80°C und bei Kartoffeln etwa 95°C - das sind die vorgenannten Beispiel-Grenzen 80 und 95°C - betra­ gen, damit der erstrebte Stärkeaufschluß näherungsweise vollständig wird. Die Aufschluß-Temperatur soll aber unter­ halb der Maillardisier-Temperatur bleiben, bei der in dem eingesetzten Rohstoff bereits enthaltener Zucker karameli­ siert wird und damit für die Alkoholerzeugung verloren geht.

Für die Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Anlage wird gemäß weiterer Erfindung vorgesehen, beide Verweilstrecken vor dem ersten Einlaß von Maische mit heißer Flüssigkeit, insbesondere mit heißem Wasser, das bevorzugt aus den den Verweilstrecken vorgeschalteten Dampfinjektoren stammt, vor­ zuwärmen. Auf diese Weise werden von zu früher Abkühlung der Maische herrührende Verkleisterungen der relativ engen Transportwege in den Verweilstrecken vermieden. Auch die Reinigung der Anlage nach Außerbetriebnahme wird zweckmäßig mit Heißwasser oder einem geeigneten Reinigungsmittel vorge­ nommen, um an den Wänden der Spiralgänge eventuell abgesetz­ te Maischereste vollständig zu entfernen. Eine Verengung der Wege in den Gängen der Verweilstrecken würde die Maischevor­ schubgeschwindigkeit erhöhen und damit die Verweilzeit der einzelnen Maischeteilchen vermindern.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

In der beiliegenden Zeichnung wird das Fließschema einer er­ findungsgemäßen, drucklos arbeitenden Stärkeaufschlußanlage schematisch dargestellt. Längs einer Eingangsleitung 1 wer­ den der vorher fein vermahlenen Maische im Ausführungsbei­ spiel mit Hilfe von Dosierpumpen 2 und 3 Verflüssigungsenzy­ me bzw. Proteasen zugeführt. Mit Hilfe einer den Dosierstel­ len der Pumpen 2 und 3 vorzugsweise nachgeschalteten Pumpe 4, wird die Maische über eine Zweigleitung 5 mit Ventil 6 ohne Vorwärmung in den Vorwärmetauscher 7 gebracht. Alterna­ tiv kann die Maische über eine Zweigleitung 8 mit Ventil 9 und vorgewärmt mittels durch Temperaturfühler 10 gesteuertem Dampfinjektor 11 in die Vorverweilstrecke 7 geleitet werden. Die letztere wird bevorzugt als (Doppel-)Spiralwärmetauscher mit einem Spiralenpaar ausgebildet, dessen eine Teilspirale den von der Spiralachse 12 ausgehenden und am Spiralumfang 13 endenden Maischeweg und dessen andere Teilspirale den be­ vorzugt im Gegenstrom - also vom Umfang 13 zur Achse 12 - verlaufenden Weg eines über eine Leitung 14 antransportier­ ten über eine Leitung 15 abtransportierten Wärmeträgers bil­ det.

In der als Doppel-Spiralwärmetauscher ausgebildeten Vorverweilstrecke 7 kann beispielsweise die in der fertig aufgeschlossenen heißen Maische bzw. in der anfallenden hei­ ßen Schlempe enthaltende Wärme zurückgewonnen werden. Um ei­ ne Überhitzung der Maische in der Vorverweilstrecke 7 zu vermeiden, wird der Leitung 14 ein Ventil 16 zugeordnet, das auf Befehl eines die Temperatur der Verbindungsleitung 17 messenden Temperaturfühlers 18 geöffnet und geschlossen wer­ den kann. Falls Wärmeträger zum Zurückgewinnen von Wärme nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung stehen, kann die Maische über die Zweigleitung 8 in die Vorverweilstrecke 7 eingeführt werden und innerhalb der Zweigleitung 8 mit Hilfe des temperaturgesteuerten (10) Dampfinjektors 11 kann die Maische in der für die Vorverweilstrecke 7 zusätzlich erfor­ derlichen Weise auf gewärmt oder sogar ganz aufgeheizt wer­ den.

Bei in ausreichender Menge zur Verfügung stehendem Wärmeträ­ ger, z. B. heißem Ab- bzw. Kühlwasser, heißer Schlempe (Lei­ tung 14) oder heißer Maische (Leitung 26), wird die Aus­ trittstemperatur der Maische (ausgangs der Vorverweilstrecke 7) mit einem Temperaturfühler 18 gemessen und abhängig davon die Durchsatz-Geschwindigkeit des über die Leitung 14 an­ transportierten Wärmeträgers gesteuert. Dadurch läßt sich in der Vorverweilstrecke 7 stärkespezifisch eine Temperatur bis etwa 60°C einstellen. Diese Temperatur soll in der Vorver­ weilstrecke 7 nicht überschritten werden, weil sonst eine vorzeitige Verkleisterung einträte und auch die mit den Do­ sierpumpen 2 bzw. 3 zugeführten Proteasen vor der Erfüllung ihrer Aufgabe geschädigt werden könnten.

Nach Austritt der Maische aus der Vorverweilstrecke 7 wird mit einer weiteren Dosierpumpe 19 ein temperaturstabiles Verflüssigungsenzym in die Verbindungsleitung 17 geimpft. Im Ausführungsbeispiel wird die Maische im weiteren Verlauf der Leitung 17 mit Hilfe eines abhängig von der Messung eines Temperaturfühlers 20 temperaturgesteuerten Dampfinjektors 21 weiter auf eine je nach Rohstoffart erforderliche bzw. er­ wünschte Temperatur, z. B. bei Kartoffeln bis zu 95°C, er­ hitzt und schließlich in die, bevorzugt als Spirale, aufge­ baute Hauptverweilstrecke 22 eingeführt.

Der Maische-Eingang der Hauptverweilstrecke 22 kann bei­ spielsweise an der Achse 23 der Spirale, der Ausgang kann dann am Umfang 24 der Spirale vorgesehen werden. Wenn eine einzige Spirale für die Verweildauer in der Hauptverweilstrecke 22 nicht ausreichen sollte, kann sich dieser ersten Spirale eine zweite Spirale in der schematisch dargestellten Weise mit Überbrückungsleitung 25 anschließen. Am Ende der Verweilbehandlung gelangt die aufgeschlossene Maische über die Ausgangsleitung 26 zu der üblichen Weiter­ verarbeitung, insbesondere kann die Maische gekühlt, verzuc­ kert und mit Hefe zur Gärung angestellt werden. Vorzugsweise kann die noch heiße Maische am Ausgang der Hauptverweilstrecke 22 zwecks Wärmerückgewinnung über die gestrichelt dargestellte Leitung 27 (mit Ventil 28) und die Leitung 14 zur Heizspirale der Vorverweilstrecke 7 geleitet werden. Dadurch werden nicht nur die in der Hauptverweilstrecke 22 eingesetzte Wärme zum Teil zurückge­ wonnen, sondern auch Kühlkapazität in der Maischeweiter­ verarbeitung gespart. Gegebenenfalls bildet dann die Leitung 15 den Maischeausgang der Anlage.

Grundsätzlich, z. B. bei Einsatz anderer Enzympräparate als oben angegeben, können die in der Zeichnung dargestellten Einlaßpositionen der Dosierpumpen 2, 3 und 10 sowie auch die Temperatur der Maische in den Verweilstrecken 7 und 22 geän­ dert bzw. anderen spezifischen Bedürfnissen angepaßt werden.

Gegenstand der beschriebenen Erfindung sind im wesentlichen die Vorverweilstrecke 7 (insbesondere ausgebildet als Spi­ ralwärmetauscher), die zur Verflüssigung, zum Eiweißabbau und zur Wärmerückgewinnung aus abzukühlenden Wärmeträgern eingesetzt wird, und die als Spiralgefäß aufzubauende Hauptverweilstrecke 22, in der zur Einhaltung der Verweil­ zeit und zum Transport der Maische mit homogener (für prak­ tisch alle Maischeteilchen gleicher) Geschwindigkeit enge schmale Spiralen vorgesehen werden und die stärketypisch mit Maischetemperaturen in der Größenordnung von 80 bis 95°C zu betreiben ist.

Die erfindungsgemäßen Verweilstrecken weisen mehrere Vortei­ le auf. In der Vorverweilstrecke kann Wärme aus heißem Was­ ser, heißer Maische (s. o.) oder heißer Schlempe zum Aufwär­ men der Maische zurückgewonnen werden. Die Schlempe kann ge­ gebenenfalls nach erfolgter Abkühlung einer Biogas-Anlage zugeführt oder heißes Wasser kann nach Abkühlung in einen Kühlkreislauf zurückgeleitet werden. Bereits in der Vorverweilstrecke erfolgen eine Vorverflüssigung sowie ein Eiweißabbau der Maische durch Erwärmung und Zugabe von En­ zympräparaten, um Eiweißablagerungen im weiteren Verlauf der Anlage zu vermeiden.

Vor der Hauptverweilstrecke 22 soll die Maische nach Zufü­ gung eines temperaturstabilen Verflüssigungsenzyms mit Hilfe eines Dampfinjektors abhängig vom Stärketyp erhitzt werden. Die Verweilzeit in der Hauptverweilstrecke 22 soll für prak­ tisch alle Maischeteilchen gleich sein und bei Kartoffeln bevorzugt etwa 60 Minuten betragen. In der Maische enthalte­ ne Bakterien werden hierbei weitgehend vernichtet und bei erfindungsgemäß homogener bzw. gleicher Teilchengeschwindig­ keit haben alle Maischeteilchen die erforderliche Zeit für die Verflüssigung. Optimaler Stärkeaufschluß und Flüssigkeit sind somit gewährleistet.

Die für den kontinuierlichen Betrieb konzipierte erfindungs­ gemäße Anlage kann grundsätzlich auch diskontinuierlich be­ trieben werden. - Für die Kühlung der aufgeschlossenen und verflüssigten Maische können ein vorhandener Maischebottich mit Rührwerk und Kühlschlange oder ein weiterer Spiralwärme­ tauscher eingesetzt werden.

In Zukunft wird es Strukturveränderungen im Bereich land­ wirtschaftlicher Brennereien bei der Erzeugung von Bioetha­ nol als Energieträger geben, wobei kontinuierlich arbeitende Maischanlagen von Vorteil sind. Die erfindungsgemäßen Verweilstrecken können für jede stündlich angefallene Mai­ schemenge (mit automatisiertem Ablauf) gebaut werden. Die erfindungsgemäße Anlage und das darauf zu betreibende Ver­ fahren sind daher speziell für diese Brennereien von erheb­ licher Bedeutung. Das gilt insbesondere, weil die erfin­ dungsgemäßen Anlagen bausteinweise erweitert werden können, beispielsweise wenn die Durchsatzgeschwindigkeit zu erhöhen ist.

Beispiel

Naßvermahlung mit Hammermühle 18 kWh ergibt bei Kartoffeln ca. 4.000 l/h an Maische und bei Ge­ treide ca. 3.500 l/h an Maische. Die als Spiral­ wärmetauscher aufgebaute Vorverweilstrecke 7 hat in einem Ausführungsbeispiel maischeseitig ein Vo­ lumen von ca. 1.340 l. In der Vorverweilstrecke hat Kartoffelmaische gegebenenfalls eine Verweil­ zeit von 20 Minuten und Getreidemaische eine Ver­ weilzeit von ca. 23 Minuten.

In der Hauptverweilstrecke 22 hat im Ausführungs­ beispiel ein Volumen von ca. 4.000 l. Gegebenen­ falls hat hier Kartoffelmaische eine Verweilzeit von ca. 59 Minuten und Getreidemaische von ca. 69 Minuten.

Eine drucklos arbeitende Stärkeaufschlußanlage für zerklei­ nerte stärkehaltige Maische mit stufenweiser Erwärmung auf Stärkeverflüssigungstemperatur bzw. -aufschlußtemperatur bei Durchlauf von Verweilstrecken und mit Eindosierung von Ver­ flüssigungsenzymen und Proteasen läßt sich mit homogener, das heißt gleicher Geschwindigkeit fast aller Maischeteil­ chen und mit Wärmerückgewinnung aus abzukühlenden Wärmeträ­ gern betreiben, wenn nur zwei nacheinander von der Maische zu durchströmende Verweilstrecken, nämlich eine Vorverweilstrecke und eine Hauptverweilstrecke, vorgesehen werden und wenn die Vorverweilstrecke als Spiralwärmetau­ scher und die Hauptverweilstrecke als Spiralgefäß ausgebil­ det werden, wobei dem letzteren Spiralgefäß eine Maischehei­ zung zum Erwärmen der Maische auf die stärketypische Ver­ flüssigungstemperatur vorzuschalten ist, bei der Bakterien weitgehend abgetötet werden.

Bezugszeichenliste

1 Eingangsleitung
2, 3 Dosierpumpe
4 Transportpumpe
5 Zweigleitung
6 Ventil
7 Vorverweilstrecke
8 Zweigleitung
9 Ventil
10 Temperaturfühler
11 Dampfinjektor
12 Achse (7)
13 Umfang (7)
14 Wärmeträgerleitung
15 Ausgangsleitung
16 Ventil
17 Verbindungsleitung
18 Temperaturfühler
19 Dosierpumpe
20 Temperaturfühler
21 Dampfinjektor
22 Hauptverweilstrecke
23 Achse (22)
24 Umfang (22)
25 Überbrückungsleitung
26 Ausgangsleitung
27 Alternativverbindung (22/14)
28 Ventil (27)

Claims (12)

1. Drucklos arbeitende Stärkeaufschlußanlage mit in Reihe geschalteten Verweilstrecken (7, 22) für zerkleinerte stär­ kehaltige Maische mit bei Durchlauf der Verweilstrecken stu­ fenweiser Erwärmung auf Stärkeaufschlußtemperatur und mit Impfvorrichtungen (2, 3, 10) für Verflüssigungsenzyme und Proteasen, insbesondere in der Alkoholbrennerei, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nacheinander von der Maische zu durchströmende Verweilstrecken, nämlich eine Vorverweilstrecke (7) und eine Hauptverweilstrecke (22), vorgesehen sind, daß die Hauptverweilstrecke (22) als Spiralgefäß ausgebildet ist und daß der Hauptverweilstrecke (22) eine Heizung (21) zum Er­ wärmen der Maische auf die der eingesetzten Stärke typische Aufschlußtemperatur vorgeschaltet ist.

2. Stärkeaufschlußanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverweilstrecke (7) aus einem durch aus der Hauptverweilstrecke (22) kommende heiße Maische, heiße Schlempe oder Heißwasser beheizbaren (Doppel-)Spiralwärme­ tauscher mit einer insbesondere bis etwa 60°C liegenden Be­ triebstemperatur unterhalb der Verkleisterungstemperatur der eingesetzten Stärke besteht.

3. Stärkeaufschlußanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverweilstrecke (7) eine Dosieranlage (2, 3) zum Impfen der zugeführten Maische mit Verflüssigungsenzymen und Proteasen vorgeschaltet ist.

4. Stärkeaufschlußanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptverweilstrecke (22) eine Dosieranlage (19) zum Impfen der von der Vorverweilstrecke (7) kommenden Maische mit einem temperaturstabilen Verflüssigungsenzym vorgeschal­ tet ist.

5. Stärkeaufschlußanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverweilstrecke (22) aus zwei oder mehr hinter­ einander geschalteten Spiralgefäßen besteht.

6. Stärkeaufschlußanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptverweilstrecke (22) mit einem Paar von zwei hintereinander geschalteten Spiralwegen ein Doppelspiralge­ fäß nach Art eines Spiralwärmetauschers vorgesehen ist, des­ sen beide Spiralwege jedoch in Reihe geschaltet sind.

7. Stärkeaufschlußanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptverweilstrecke (22), insbesondere auch der Vorverweilstrecke (7), ein Dampfinjektor (21, 11) zur Vorga­ be bzw. zum Einstellen der jeweils gewünschten Temperatur vorgeschaltet ist.

8. Verfahren zum drucklosen Aufschließen von Stärke oder dergleichen gärbaren Rohstoffen, insbesondere in der Alko­ holbrennerei, bei dem aus zerkleinertem stärkehaltigem Roh­ stoff hergestellte Maische bei Zugabe von Verflüssigungsen­ zymen, Proteasen und gegebenenfalls Prozeßflüssigkeit unter Einschaltung von Verweilstrecken stufenweise auf Aufschluß­ temperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in einer Vorverweilstrecke vorverflüssigt und einem Eiweißabbau bei stärketypischen Temperaturen bis etwa 60°C unterzogen wird und daß die so vorbehandelte Mai­ sche nach Eindosierung eines temperaturstabilen Verflüssi­ gungsenzyms und nach Erhitzen auf eine dem Stärketyp ent­ sprechende Aufschlußtemperatur von größenordnungsmäßig etwa 80 bis 95°C in einer als ein eine homogene Fließgeschwin­ digkeit begünstigender enger Spiralweg ausgebildeten Hauptverweilstrecke endgültig aufgeschlossen und verflüssigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in einem Spiralwärmetauscher unter Ausnut­ zung der Abwärme eines Wärmeträgers vorverflüssigt und einem Eiweißabbau unterzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet daß die Temperatur bis 95°C der Hauptverweilstrecke durch Dampfinjektion vor Einlauf in den Spiralweg eingestellt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmetauscher der Vorverweilstrecke heiße Schlempe auf eine für Biogas-Anlagen zulässige Temperatur abgekühlt wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verweilstrecken vor Inbetriebnahme mit heißem Was­ ser, insbesondere erhitzt durch vorhandene Dampfinjektoren, auf Betriebstemperatur bis 60°C bzw. bis 95°C erhitzt wer­ den.