DE2323248C3 - Verfahren zur Gewinnung der Stärke aus dem Zellgewebe von Hackfrüchten, z.B. Kartoffeln - Google Patents

Description

in einer oder mehreren nachgeschalteten Auswasch- io die Feststoffteilchen mit einem um eine Zehnerpotenz

kli Dhmesser abscheiden dann müßte man

zentrifugen in Stärkemilch und verbrauchtes Waschwasser getrennt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung der Stärke aus dem Zellgewebe von Hackfrüchten, z. B. Kartoffeln, bei dem das Ausgangsgut nach dem Waschen zerrieben, der anfallende Reibselbrei in einer Vorstufe mittels einer Zentrifuge vom größten Teil des Fruchtwassers befreit und die im wesentlichen aus Stärke und pflanzlichem Zellgewebe bestehende gemischte Fraktion nach Zusatz von Waschwasser in Stärkemilch und eine die Faserstoffe mitführende wäßrige Phase zerlegt wird. Dieses Auswaschen der Faserstoffe erfolgt in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen.

Für diesen Trenn- und Auswaschprozeß werden seit

die Fess p

kleineren Durchmesser abscheiden, dann müßte man wegen der quadratischen Abhängigkeit der Absetzgeschwindigkeit vom Teilchendurchmesser die Verweilzeit der Schleuderflüssigkeit in der Trommel um den Faktor 100 verlängern, d.h. die Durchsatzleistung auf 1% herabsetzen. Man kann also durch Veränderung der Durchsatzleistung den Abscheidegrad beeinflussen.

Enthält eine Flüssigkeit zwei Arten von Feststoffen unterschiedlicher Dichte aber gleicher Größenverteilung, dann setzen sich die größten Teilchen der spezifisch schwereren Komponente am schnellsten ab und können rein gewonnen werden. Den kleineren Teilchen der spezifisch schwereren Komponente entsprechen aber größere Teilchen der spezifisch

leichteren Komponente, die die gleiche Absetzgeschwindigkeit haben und deshalb in einer Zentrifugentrommel nicht voneinander getrennt werden können.

Je nach Durchsatzleistung der Trommel kann diese gemischte Fraktion zusammen mit den gröberen

p
Jahrzehnten Siebe verwendet. Zentrifugen haben für 40 spezifisch schwereren Feststoffen oder zusammen mit

diesen Prozeß bisher keine Anwendung gefunden, weil je nach Durchsatzleistung einer Zentrifugentrommel entweder zuviel Faserstoffe und koaguliertes Protein in die Stärke gelangen oder zuviel Stärke mit den der Trägerflüssigkeit aus der Trommel ausgetragen werden. Sie kann auch auf beide Abläufe in beliebigem Verhältnis aufgeteilt werden.
Mit Bezug auf die Stärkegewinnung aus dem

Faserstoffen verlorengeht. Ein Grund dafür liegt darin, 45 Zellgewebe von Hackfrüchten muß erwähnt werden,

daß ein größeres Teilchen eines spezifisch leichteren Stoffes dieselbe Absetzgeschwindigkeit haben kann wie ein kleineres Teilchen eines spezifisch schweren Stoffes. Eine Trennung solcher Teilchen ist mittels einer Zentrifuge nicht möglich. Ein zweiter Grund ist der, daß die Feststoffteilchen mit unterschiedlicher Dichte — die Fasern und die Stärke — nichc restlos als freie voneinander unabhängige Komponenten vorliegen. Die von der Reibe kommenden und vorentwässerten Gewebeteilchen schließen z.T. noch Stärkekörner in sich ein, so daß sie gegenüber dem reinen Faserstoff spezifisch schwerer sind. Infolge des geringen Dichteunterschiedes wird die Trennung der beschwerten Fasern von der Stärke in einer Zentrifugentrommel sehr schwierig.

Bekanntlich ist die Absetzgeschwindigkeit eines suspendierten Teilchens dem Dichteunterschied von Feststoff und Trägerflüssigkeit linear und dem Teilchendurchmesser in der zweiten Potenz proportional. Daß sie außerdem vom Abstand des Teilchens von der Drehachse, von der Winkelgeschwindigkeit der Trommel und der Viskosität der Trägerflüssigkeit abhängig ist. kann hier außer Betracht bleiben. Im Rahmen der daß die im Wasser suspendierten Fasern und Stärkekörner nicht dieselbe Größenverteilung haben und deshalb erst recht beim Zentrifugieren des von der Vorstufe kommenden und mit Waschwasser versetzten Reibselbreies die eingangs genannten Nachteile auftreten, daß entweder zuviel Fasern und koaguliertes Protein in die Stärke gelangen oder zuviel Stärke mit den Fasern verlorengeht.

Aufgrund dieser unlösbar erscheinenden Aufgabe hat man im Auswaschteil der Stärke-Gewinnungsanlage an der Verwendung von Sieben festgehalten, die bekanntlich unabhängig von der Dichte allein nach der Teilchengröße fraktionieren, wobei die Grenzkorngröße durch die Maschenweite bestimmt ist. Diese ist für das erste Sieb so bemessen, daß die größten Stärkekörner passieren können und die gröberen Fasern zurückgehalten werden. Feinere Fasern und koaguliertes Protein gehen durch die Siebmaschen hindurch und müssen durch Zentrifugieren von der Stärke getrennt werden. Sofern die die Siebmaschen passierenden Fasern noch Stärke enthalten, wird diese Trennung aus den oben genannten Gründen sehr schwierig.

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^AuSo η Maschen verwendet, was aber insofern wieder größeren Maschen ^_{ehr paserstoffe und koaguliertes}

nachteilig 1 . gelangen, was die Reinigung der

ΡΓΑ Ämnaiionsieil der Anlage erschwert. ^St ne Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein neues vSren zu schaffen, das die Verwendung von Ϊ n-fueen im Auswaschteil der Anlage ermöglicht, die ?ⁿ,b ute erhöht und den Anteil der mit der Stärkemiich ^A den Raffinationsteil der Anlage gelangenden ⁱⁿ ?nffP und koagulierten Proteine erheblich redu-^FaSerund damit auch den Aufwand für die NachreiniverrinTert und die Qualität des Endproduktes

geht einmal von dem Gedanken aus, Wahl der Durchsatzleistung in

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die Beschwerung

diese Weise wird die Beschwerung der Behandlung zu unterwerfen, während es bei Verwendung einer feineren Reibe vorteilhafter ist, in einer ersten Auswaschzentrifuge bei entsprechend hoch eingestellter Durchsatzleistung zunächst die gröberen Stärkekörner abzutrennen und nur das die feineren Stärkekörner und die Fasern enthaltende Gemisch zu homogenisieren. Auf diese Weise können schon mehr als 50% der gesamten Stärke in relativ reiner Form

gewonnen werden.

Das Trennen der Stärke von den Fasern in einer Zentrifugentrommel setzt immer die vorherige Zugabe von Waschwasser voraus. Da es aber Homogenisatoren für dünn- und dickflüssige Medien gibt, muß das Waschwasser entweder vor oder hinter dem Homogenisator zugesetzt werden. Für die Prozeßführung ergeben sich somit in Abhängigkeit von der verwendeten Reibe und des verwendeten Homogenisators

verschiedene Varianten.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der

Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die Homogenisierung der aus der Vorstufe kommenden, die gesamte Stärke enthaltenden gemischten Fraktion,

F i g. 2 die Vorabscheidung der gröberen Stärkekörner in einer ersten Waschzentrifuge und die Homogenisierung der die Zentrifugen verlassenden, die feineren Stärkekörner und die Fasern enthaltenden wäßrigen

Fraktion und

Fig.3 das Verfahren nach Fig.2 mit einer der Homogenisierung vorangehenden Abscheidung des die gelösten Proteine und die feineren Fasern enthaltenden

Wassers.

Mit Bezug auf F i g. I wird der von einer nicht dargestellten gröberen Reibe kommende Reibseibrei durch die Leitung 1 der Zentrifuge 2 der Vorstufe zugeführt, die den Hauptteil des Fruchtwassers von den Feststoffen trennt. Das Fruchtwasser wird durch die Leitung 3 abgeleitet. Die im wesentlichen aus Stärke und Fasern bestehende gemischte Fraktion gelangt durch die Leitung 4 zum Homogenisator 5, der praktisch das vollständige Aufschließen der Gewebezellen bewirkt. Der für die nachfolgende Trennung von Stärke und Fasern in der Waschzentrifuge 6 erforderliche Wasserzusatz erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel i vor dem Homogenisieren. Das Waschwasser wird durch die Leitungen 7 und 8 herangeführt. )e nach Bauart des Homogenisators kann die Wasserzugabe auch nach dem Homogenisieren erfolgen, wie durch die gestrichelt dargestellte Leitung 8a angedeutet ist. 0 Die homogenisierte gemischte Fraktion wird in der Waschzentrifuge 6 bei entsprechend eingestellter Durchsatzleistung in praktisch reine Stärkemilch und eine wäßrige Phase, die die restliche Stärke und die Fasern enthält, zerlegt. Die Stärke wird durch die 55 Leitung 9 dem nicht dargestellten Raffinationsteil der Anlage zugeführt. Die verbleibenden Feststoffe werden noch einmal ausgewaschen, indem das verbrauchte Waschwasser abgeschleudert, durch neues Waschwasser ersetzt, und in einer zweiten Waschzentrifuge die 60 Stärke von den anderen Feststoffen getrennt wird. Die von der Waschzentrifuge 6 ablaufende wäßrige Phase wird zu diesem Zweck durch die Leitung 10 der Auswaschzentrifuge 11 zur Abschleuderung des verbrauchten Waschwassers zugeführt, mit dem auch der 65 größte Teil der gelösten Proteine, ein Teil der ungelösten Proteine und die feineren Fasern durch die Leitung 3a aus dem Verfahren abgeleitet werden.

Die konzentrierte gemischte Fraktion wird mit

neuem Waschwasser versetzt, das durch die Leitung 12 herangeführt wird, und das Gemisch durch die Leitung 13 der zweiten Auswaschzentrifuge 14 zugeleitet, die die restliche Stärke von den übrigen Feststoffen trennt. Die Stärkemilch wird durch die Leitung 15 dem Raffinationsteil der Anlage zugeleitet und die mit den anderen Feststoffen beladene wäßrige Phase durch die Leitung 16 abgeführt. An die zweite Auswaschstufe kann sich im Bedarfsfall noch eine dritte anschließen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird die von einer feineren Reibe kommende und vorentwässerte gemischte Fraktion nach Zusatz von Waschwasser zuerst einer Waschzentrifuge 17 zugeführt, die bei entsprechend eingestellter Durchsatzleistung die gröberen Stärkekörner in relativ reiner Form abtrennt. Die Stärkemilch wird wiederum durch die Leitung 9 dem Raffinationsteil der Anlage zugeführt, während die nur noch feine Stärke und die Fasern enthaltende wäßrige Phase ohne vorherigen Waschwasseraustausch durch die Leitung 18 dem Homogenisator 5 zugeleitet wird. Das homogenisierte Gemisch gelangt durch die Leitung 19 zur zweiten Auswaschzentrifuge 20, von der die ablaufende Stärkemilch durch die Leitung 15 dem Raffinationsteil der Anlage zugeführt und die mit den anderen Feststoffen beladene wäßrige Phase durch die Leitung 16 abgeleitet wird. Auch hier kann sich an die zweite Zentrifugierstufe noch eine Waschstufe anschließen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 zeigt im Prinzip die Verfahrensweise nach F i g. 2 mit dem Unterschied, daß die Anlage drei Waschzentrifugen 17, 21 und 22 umfaßt und daß vor den beiden letztgenannten das verbrauchte Waschwasser mittels der Zentrifugen 23 und 24 abgeschleudert und durch neues, durch die Leitungen 25 bzw. 25a und 26 herangeführtes ersetzt wird. Das verbrauchte Waschwasser wird von der Zentrifuge 23 durch die Leitung 3a und von der Zentrifuge 24 durch die Leitung 3/> abgeleitet. Aus der letzten Waschzentrifuge 22 geht die Stärkemilch durch die Leitung 27 zum Raffinationsteil der Anlage und das mit den übrigen Feststoffen beladene Waschwasser durch die Leitung 16 aus dem Verfahren heraus.

Die in allen Ausführungsbeispielen dargestellte

ίο Waschwasserleitung 7 kann eine Frischwasserleitung

sein. Das Waschwasser kann aber auch in bekannter Weise im Gegenstrom durch die Anlage geführt werden.

Beispiel

Das in Fig. 1 dargestellte Verfahren wurde zunächst ohne den Homogenisator 5 betrieben und das durch die Leitungen 3a und 16 ablaufende fruchtfleischhaltige

Waschwasser vereinigt. Eine entnommene Probe von 100 ml hatte einen Feststoffgehalt von 2,42%. Nach dem Absieben und Trocknen der Feststoffe wurde in bekannter Weise mittels chemischer Reagentien der Stärkegehalt in der Trockensubstanz ermittelt. Er betrug 50,4%.

Alsdann wurde das in F i g. 1 dargestellte Verfahren mit Homogenisator betrieben, der mittels einer Pumpe das Fruchtfleisch-Stärke-Gemisch unter einem Druck von 150 atm. gegen ein Prallblech schleuderte. Da; durch die Leitungen 3a und 16 abgeführte fruchtfleisch haltige Wasser wurde wieder vereinigt und wiederun eine Probe von 100 ml entnommen. Der Feststoffgehal betrug infolge der besseren Stärkeabschleuderung nu noch 1,74% und die darin enthaltene Stärke etwa 30%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung der Stärke aus dein Zellgewebe von Hackfrüchten, z. B. Kartoffeln, bei dem das Ausgangsgut nach dem Waschen zerrieben, der anfallende Reibseibrei in einer Vorstufe mittels einer Zentrifuge vom größten Teil des Fruchtwassers befreit und die im wesentlichen aus Stärke und pflanzlichem Zellgewebe bestehende gemischte Fraktion nach Zusatz von Waschwasser in Stärkemilch und eine die Faserstoffe mitführende wäßrige Phase zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Vorstufe vom größten Teil des Fruchtwassers befreite und im wesentlichen aus Fasern und Stärke bestehende gemischte Fraktion ggf. nach Vorabtrennung der gröberen Stärkekörner in einem Homogenisator feinzerteilt und die die homogenisierten Feststoffe enthaltende Suspension vorliegenden Erfindung interessieren nur der Dichteunterschied und die Teilchengröße.

   Aus der Absetzgeschwindigkeit und der durch die Konstruktion der Trommel vorgegebenen Abscheide-

   Weglänge ergibt sich die Zeit, die bei einer gegebenen Suspension ein Teilchen bestimmter Größe zur Zurücklegung dieser Weglänge benötigt. Aus dieser Zeit als Mindestverwcilzeit des Teilchens in der Trommel und dem Trommel-Fassungsvermögen er-

   rechnet sich die maximale Durchsatzleistung.

   Enthält eine Flüssigkeit nur Feststoffteilchen desselben Stoffes, deren Durchmesser aber ein breites Spektrum umfaßt, dann werden bei einer bestimmten Durchsatzleistung die gröberen Teilchen bis herunter zu

   is der Feinheit ausgeschieden, für die die Verweilzeit zur Zurücklegung der Abscheide-Weglänge gerade noch ausreicht. Die feineren Teilchen werden von der Trägerflüssigkeit mitgerissen und verlassen zusammen mit dieser die Trommel. Wollte man beispielsweise auch