DE2937437A1

DE2937437A1 - Hydrolytic decomposition of starch in agricultural prods. - by steam heating batches of an aq. mash of the prod., then cooling, using the heat extracted to heat the next batch

Info

Publication number: DE2937437A1
Application number: DE19792937437
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-15
Filing date: 1979-09-15
Publication date: 1981-04-02

Abstract

In a process for hydrolytic degradation of starch in agricultural prods. by pressure steaming individual charges of heated process water and the prods., the mash is heated to the desired temp. and maintained at this for a period which depends on the temp. achieved, to promote the hydrolysis reaction. Before releasing the material to atmospheric press., it is subjected to a cooling phase, during which the hydrolysis is continued. The heat extracted by the cooling is used to heat the process water for the next charge of mash. The process is useful for conversion of starch in cereals, potatoes, root crops, etc., into dextrins, e.g. for subsequent conversion into alcohol. The present process reduces the hydrolysis time and reduces energy consumption by utilizing the heat from one batch to heat process water for the next.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum hydrolytischen Aufschluß von"Process and device for the hydrolytic digestion of

Stärke" (Zusatz zu P 29 33 661.6) Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hydrolytischen Aufschluß von Stärke in Feldfrüchten durch Druckdämpfen einzelner Chargen von aus angewärmten Prozeßwasser und den Früchten zusammengemischten Maischgutes, wobei nach dem Aufheizen durch Andämpfen jede Charge während einer von der erreichten Temperatur abhängigen Rastzeit dem Hydrolysevorgang unterworfen und danach unter Entspannung auf Atmosphärendruck abgekühlt wird.Starch "(addition to P 29 33 661.6) The invention relates to a Method and apparatus for the hydrolytic digestion of starch in crops by pressure steaming individual batches of heated process water and the fruits mixed mash, each batch after heating by steaming the hydrolysis process during a resting time that depends on the temperature reached is subjected and then cooled to atmospheric pressure with relaxation.

Ein derartiges diskontinuierlich ablaufendes Verfahren für den hydrolytischen Aufschluß von Stärke wendet man in Betrieben an, die vorherrschend Alkohol aus Getreide, Kartoffeln oder Wurzlen herstellen. Es gibt auch kontinuierlich ablaufende Stärke-Hydrolyseverfahren, die sich jedoch für den betrieblichen Ablauf in kleineren Brennereien bis zu einem Jahresausstoß in der Größenordnung von einigen tausend Hektolitern nicht bewährt haben. Insbesondere bietet das diskontinuierliche Druckdämpfverfahren folgende Vorteile: a) Sicherheit und Vollständigkeit des Aufschlusses der Stärke bis zu Dextrinen; b) Schnelligkeit der Vorgänge; c) Bei beschädigten Partien können Geruchsstoffe, die später das Produkt, nämlich den Alkohol, beeinträchtigen würden, mit dem Dampf ausgeblasen werden; d) Brennereien, die in Verbindung mit der Landwirtschaft arbeiten, können sich durch chargenweisen Betrieb der Verfügbarkeit von Arbeitskräften und dem benötigten Durchsatz besser anpassen und e) es kann unzerkleinertes Maischmaterial, wie Getreide, Wurzeln, Kartoffeln usw., in den Dämpfer gegeben werden, da durch das Dämpfen die Stärke verkleistert und verflüssigt wird, wobei noch durch das Ausblasen mit einer Druckdifferenz von 2 - 5 bar das Maischmaterial soweit zerrissen wird, daß eine vollständige Verlüssigung und Verzuckerung durch Enzyme anschließend möglich ist.Such a discontinuous process for the hydrolytic Digestion of starch is used in companies that predominantly produce alcohol from grain, Make potatoes or roots. There are also continuous starch hydrolysis processes, However, for the operational process in smaller distilleries up to one Annual output in the order of a few thousand hectoliters not proven to have. In particular, the discontinuous pressure damping process offers the following advantages: a) Safety and completeness of digestion from starch to dextrins; b) Speed of operations; c) In the case of damaged areas, odorous substances, which would later affect the product, namely the alcohol, blown out with the steam will; d) Distilleries that work in connection with agriculture can by operating in batches the availability of labor and the required Better adjust throughput and e) uncomminuted mash material, such as grain, Roots, potatoes, etc., are placed in the steamer, as the Starch is gelatinized and liquefied, still being blown out with a Pressure difference of 2 - 5 bar the mash material is torn to such an extent that a complete loss and saccharification by enzymes is then possible.

Dem stehen zwei erhebliche Nachteile des diskontinuierlichen Druckdämpfverfahrens gegenüber. Zum einen besteht ein Nachteil in dem erhöhten Wärmebedarf, denn der Druckdämpfvorgang läuft bei Temperaturen von etwa 1450 - 1650 Celsius ab. Zum anderen treten bei Einwirkung zu hoher Temperatur und/oder Uberschreiten einer bestimmten Erhitzungsdauer schädliche Kondensations-Reaktionen ein, die neben der Hydrolyse Karamelstoffe und Melanoidine entstehen lassen, was zur Ausbeuteminderung und Geschmacksbeeinträchtigung führt. Während die Geschwindigkeit der hydrolytischen Stärkeaufspaltung ohne Enzymwirkung bei der Erhöhung der Reaktionstemperatur um 10 Celsius jeweils etwa verdoppelt wird, setzen die genannten schädlichen Reaktionen vornehmlich bei höheren Temperaturen ein, sie werden mit steigenden Temperaturen stärker beschleunigt und vermutlich autokatalytisch gefördert, weshalb man den Hydrolysevorgang durch Temperaturerhöhung nicht beliebig beschleunigen kann.There are two significant disadvantages of the discontinuous pressure damping process opposite to. On the one hand, there is a disadvantage in the increased heat requirement, because the The pressure damping process takes place at temperatures of around 1450 - 1650 Celsius. On the other hand occur when exposed to excessively high temperature and / or when a certain temperature is exceeded Heating time harmful condensation reactions, in addition to hydrolysis Let caramel substances and melanoidins arise, which leads to a reduction in yield and a deterioration in taste leads. While the rate of hydrolytic breakdown of starch without enzyme action is roughly doubled each time the reaction temperature is increased by 10 Celsius, set the aforementioned harmful reactions primarily at higher temperatures one, they are accelerated more strongly with increasing temperatures and presumably autocatalytically promoted, which is why the hydrolysis process by increasing the temperature cannot accelerate at will.

Aud den vorgenannten Gründen wird das bekannte Druckdämpfverfahren grundsätzlich in folgenden Stufen ausgeführt: 1. Es wird eine möglichst durch Abfallwärme vorgewärmte Wassermenge in den Dämpfer gegeben, die etwa das 2,5 - 3,2fache des Maischmaterialgewichtes hat. Dieses Wasser ist nachstehend als Prozeßwasser bezeichnet. Zusammen mit dem beim Dämpfen in das Gemisch eingehenden Kondenswasser ergibt sich so ein Hydrolysatgemisch (verkleisterte Stärke) , welches nach weiterer Hydrolyse und eventuell weiterer geringfügiger Wasserzugabe mit Hefe schnell zu wässrigen Lösungen mit 8 -10% Alkohol vergoren werden kann.For the aforementioned reasons, the well-known pressure damping method is used basically carried out in the following stages: 1. It is preheated as far as possible by waste heat The amount of water put into the steamer is about 2.5-3.2 times the weight of the mash material Has. This water is hereinafter referred to as process water. Together with the A hydrolyzate mixture results when the condensation water entering the mixture is steamed (gelatinized starch), which after further hydrolysis and possibly further small addition of water with yeast quickly to aqueous solutions with 8-10% alcohol can be fermented.

2. Nach dem Prozeßwasser wird das zerkleinerte oder vorzugsweise unzerkleinerte Maischmaterial, wie zum Beispiel das Getreide, in den Dämpfer gegeben. Danach wird Dampf in den Dämpfer eingeleitet und bei 1000 Celsius die Luft aus dem Dämpfer verdrängt.2. After the process water, the comminuted or preferably not comminuted Mash material, such as the grain, is added to the steamer. After that, will Steam is introduced into the damper and at 1000 Celsius the air is displaced from the damper.

Wenn dann die Abluftleitung des Dämpfers geschlossen wird, steigen Druck und Temperatur bis bei gewünschten Werten die Dampfzufuhr geschlossen wird. Die Andämpfphase soll nicht zu kurz bemessen werden, um dem Wasser Zeit zu lassen, in die Stärke einzudringen und die Hydrolyse schon einzuleiten.Then when the exhaust line of the damper is closed, rise Pressure and temperature until the steam supply is closed at the desired values. The steaming phase should not be too short to give the water time to penetrate the starch and initiate hydrolysis.

3. Wenn Temperatur und Druck erreicht sind, folgt die Rastzeit, während welcher die großen Stärkemoleküle durch das Wasser in Teilstuecke aufgespalten werden. Es entstehen Kleister, Dextrine und in geringem Umfang verschiedene Zucker; es entstehen aber auch schon Kondensationsprodukte. Solche Reaktionen verlaufen bei hohen Temperaturen verhältnismäßig schnell, deshalb ist diese Betriebsphase heikel. Daher muß bei vollständiger Verkleisterung der Stärke das Maischmaterial sofort abgekühlt werden.3. When the temperature and pressure are reached, the rest time follows, while which the large starch molecules are split into pieces by the water. Paste, dextrins and, to a small extent, various sugars are produced; it arise but also condensation products. Such reactions take place at high temperatures relatively fast, which is why this operating phase is tricky. Therefore must be complete Gelatinization of the starch means that the mash material is cooled immediately.

4. Da die verkleisterte Stärke trotz Wasserzugabe noch sehr zähflüssig und im übrigen noch mit Rohfaser, Strohresten, Wurzelmaterial und anderen Fasern durchsetzt ist, wird die schnelle Abkühlung durch Entspannungsverdampfung, nämlich Ausblasen des Maischgutes in einen Maischbottich, dessen Inhalt unter atmosphärischem Druck steht, bewirkt. Die Temperatur im Dämpfer bleibt dabei auf hohem Niveau bis der Dämpfer leer ist. Damit nun nicht die zu Anfang ausgeblasene Masse unzureichend aufgeschlossen ist, während die letzte ausgeblasene Masse schon überdämpft, karamelisiert und verbrannt ist, soll das Ausblasen möglichst schnell durchgeführt werden. Dabei wird das Maischgut schlagartig auf 1000 Celsius abgekühlt und somit aus dem Bereich der schädigenden Temperatur gebracht.4. Because the gelatinized starch is still very viscous despite the addition of water and also with crude fiber, straw remnants, root material and other fibers is interspersed, the rapid cooling by flash evaporation, namely Blow out the Mash material in a mash tun, its contents is under atmospheric pressure, causes. The temperature in the damper remains the same at a high level until the damper is empty. So not the one that was blown out at the beginning Mass is insufficiently unlocked, while the last mass blown out already If it is overdamped, caramelized and burnt, it should be blown out as quickly as possible be performed. The mash is suddenly cooled to 1000 Celsius and thus brought out of the range of the damaging temperature.

5. Das in den Maischbottich eingeblasene Gemisch aus beiigem Flüssigmaterial und Dampf wird dort weiter gekühlt, wobei der Dampf an Kühlschlangen im Maischbottich niedergeschlagen wird.5. The mixture of beige liquid material blown into the mash tun and steam is further cooled there, with the steam passing through cooling coils in the mash tun being knocked down.

In diesen Kühlschlangen wird bei dem bekannten Verfahren das Prozeßwasser vorgewärmt. Da bei dem schnellen Ausblasen aus dem Dämpfer der Entspannungsdampf nicht vollständig im Maischbottich kondensiert werden kann, entweicht ein Teil des Dampfes durch das übliche Dunstrohr des Maischbottichs ins Freie. Hierbei können gelegentlich Geruchsbelästigungen auftreten.In the known method, the process water is in these cooling coils preheated. Because with the rapid blowing out of the damper, the expansion steam cannot be fully condensed in the mash tun, some of the will escape Steam through the usual vent pipe of the mash tun to the outside. Here you can occasional odor nuisance occur.

6. Es schließen sich weitere Maßnahmen an, wie weiteres Abkühlen, enzymatische Verflüssigung und Verzuckerung der Stärke, auf die es im vorliegenden Falle nicht mehr ankommt.6. Further measures follow, such as further cooling, enzymatic liquefaction and saccharification of the starch on which it is present Trap no longer arrives.

Die vorstehende Darstellung läßt erkennen, daß der Einfachheit, Sicherheit und Effektivität des Druckdämpfverfahrens als besonderer Nachteil der hohe Wärmeverbrauch gegenübersteht, was im Zuge der notwendigen Energieeinsparungen besonders ins Gewicht fällt.The above illustration shows that simplicity, security and effectiveness of the pressure damping process as a particular disadvantage is the high heat consumption contrasts with what is particularly important in the course of the necessary energy savings falls.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Wärmeverluste des Druckdämpfverfahrens durch Wärmerückgewinnung zu verringern und weiter sollen auch Ausbeuteverluste, sowie Geschmacksbeeinträchtigungen durch Karamelisierung vermieden werden, ohne daß dadurch die wesentlichen Vorzüge des Druckdämpfverfahrens verlorengehen.The invention is therefore based on the object of reducing the heat losses to reduce the pressure damping process through heat recovery and continue to do so also loss of yield, as well as impairment of taste due to caramelization can be avoided without thereby the essential advantages of the pressure damping process get lost.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe beruht auf folgenden Erkenntnissen: a) Beim Ausblasen des Dämpfers können günstigenfalls aus dem Kühlwasser die unter der vorstehenden Ziffer 1 angegebenen o mit einer Temperatur von 900 0 Prozeßwassermengen mit einer Temperatur von 90 - 96 Celsius gewonnen werden. Nach Mischung mit dem Maischmaterial ergibt sich eine Mischtemperatur von 700 - 800 Celsius. Das Gemisch muß dann mit Dampf auf ca. 1600 Celsius erhitzt werden. Die hierfür bislang notwendige Zuführung von Energie gilt es zu verringern.The inventive solution to this problem is based on the following findings: a) When blowing out the damper, the under the above number 1 specified o with a temperature of 900 0 process water quantities can be obtained at a temperature of 90 - 96 Celsius. After mixing with the Mash material results in a mixing temperature of 700 - 800 Celsius. The mixture must then be heated to approx. 1600 Celsius with steam. The one previously necessary for this The aim is to reduce the supply of energy.

Hierbei sind entsprechend den Möglichkeiten in kleineren Brennereien verfahrenstechnisch und apparativ einfache Lösungen anzustreben.Here are according to the possibilities in smaller distilleries to strive for solutions that are simple in terms of process technology and apparatus.

b) Der Hydrolysevorgang ist prinzipiell nicht an die Einwirkung einer bestimmten Temperatur während einer bestimmten Zeit gebunden. Allerdings verdoppelt sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei Erhöhung der Temperatur um jeweils 10 Celsius. Eine Einwirkungsdauer von einer Minute bei 1600 Celsius bewirkt dasselbe wie eine Einwirkungsdauer von 64 Minuten bei 1000 Celsius.b) The hydrolysis process is in principle not subject to the action of a bound to a certain temperature for a certain time. However, doubled the rate of reaction increases when the temperature is increased by 10 Celsius each time. An exposure time of one minute at 1600 Celsius has the same effect as one Exposure time of 64 minutes at 1000 Celsius.

Für diese Abhängigkeit wird der Begriff der "Wirkungsminute" eingeführt. Die beschreibt die Hydrolysewirkung, die bei 1000 C in einer Minute erzielt wird. Als Funktion von Temperatur C und Zeit t definiert sich die Hydrolysewirkung durch folgende Gleichung: Hierbei sind "wi" die Wirkungsminuten, "C" die Temperatur in Grad Celsius, "t" die Zeit in Minuten seit Erreichen von 1000 C und "k" eine Konstante, die je nach den Betriebsverhältnissen zwischen 0,063 und 0,075 ermittelt werden kann.The term "minute of action" is introduced for this dependency. This describes the hydrolysis effect that is achieved at 1000 C in one minute. As a function of temperature C and time t, the hydrolysis effect is defined by the following equation: "Wi" are the minutes of action, "C" the temperature in degrees Celsius, "t" the time in minutes since reaching 1000 C and "k" a constant that can be determined between 0.063 and 0.075 depending on the operating conditions.

Die Errechnung der Wirkungsminuten kann natürlich auch durch andere Funktionen bzw. Reihendarstellungen mit ähnlichem Verlauf erfolgen.The calculation of the minutes of action can of course also be done by others Functions or series representations take place with a similar course.

b) Zu Anfang der Hydrolyse, das heißt bis zum Abschluß der Verkleisterung, ist aus Gründen des Massenwirkungsgesetztes als Reaktionswasser nur eine wesentlich geringere Prozeßwassermenge erforderlich, als bisher angewendet wurde. Erst mit weiter fortschreitender Hydrolyse über die Verflüssigung bis zur Verzuckerung ist der überwiegende Teil an Wasser erforderlich.b) At the beginning of the hydrolysis, i.e. until the end of the gelatinization, For reasons of the law of mass action, only one essential water of reaction is the water of reaction less amount of process water required than was previously used. First with further progressing hydrolysis over liquefaction up to saccharification is the majority of water is required.

Wenn zu Anfang weniger Wasser angewandt wird, werden bei der Hydrolyse im Hochtemperaturbereich auch weniger kleine Bruchstücke des Großmoleküls Stärke gebildet, diese neigen besonders zur Karamelisierung.If less water is used at the beginning, hydrolysis takes place in the high temperature range there are also fewer small fragments of the large molecule starch formed, these are particularly prone to caramelization.

Die grundsäzliche Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art nun darin, daß unter Verkürzen der Rastzeit an diese anschließend und vor der Entspannung eine Abkühlphase eingelegt wird, während welcher einerseits der Aufschluß fortgesetzt und andererseits die dabei dem Maischgut entzogene Wärme dem Prozeßwasser der folgenden und/ oder der gleichen Charge zugeführt wird.The basic solution to the above problem is one The method of the type mentioned is that while shortening the rest time a cooling phase is inserted afterwards and before relaxation, while which, on the one hand, continues the digestion and, on the other hand, that of the mash removed heat is supplied to the process water of the following and / or the same batch will.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet eine Reihe von Vorteilen.The solution according to the invention offers a number of advantages.

Es kann nämlich mit einer geringeren Prozeßwassermenge bezogen auf das Maischmaterialgewicht im Dämpfer als nach dem herkömmlichen Verfahren gearbeitet werden. Man benötigt jetzt nur noch vorzugsweise das 0,8 - 2,Ofache des Maischmaterialgewichtes an Prozeßwassermenge.It can be based on a smaller amount of process water the mash material weight in the steamer than worked according to the conventional method will. You now only need, preferably, 0.8 - 2.00 times the weight of the mash material of process water volume.

Damit wird wie üblich angedämpft, wozu man etwa 30 bis 60 Minuten benötigt, wonach sich ein Druck von 4 - 7 bar bei einer Temperatur von 1400 - 1650 Celsius einstellt.This is used to steam as usual, which takes about 30 to 60 minutes required, after which a pressure of 4 - 7 bar at a temperature of 1400 - 1650 Celsius.

Danach erfolgt die erfindungsgemäß verkürzte Rastzeit und es schließt sich daran eine neue Verfahrensphase an, um die Abkühlung des Maischgutes und die Gewinnung von Wärme bei höherem Niveau zu ermöglichen und eine schonende Fortsetzung der Hydrolyse bis zu dem Zustand, der bislang am Ende der normalen Rastzeit bei hoher Temperatur erreicht wurde, sicherzustellen.The rest time, which is shortened according to the invention, then takes place and it closes a new phase of the process to cool down the mash and the To enable generation of heat at a higher level and a gentle continuation the hydrolysis to the state that was previously at the end of the normal rest period at high temperature has been reached.

Dazu kann nach vier Alternativen verfahren werden: 1. Der Dämpfer wird mit einem eng anliegenden Kühlmantel oder aufgeschweißten Halbrohr-Kühlschlangen versehen. Durch diese wird zweckmäßigerweise vorgewärmtes Kühlwasser gepumpt und in einem Druckgefäß als Prozeßwasser für die nächste Charge gespeichert. Dabei läuft ein Rührwerk im Druckdämpfer um einen guten Wärmeübergang und eine gleichmäßige Abkühlung des Maischgutes zu sichern.There are four alternatives: 1. The damper is with a tight-fitting cooling jacket or welded half-pipe cooling coils Mistake. Expediently, preheated cooling water is pumped through this and stored in a pressure vessel as process water for the next batch. It runs an agitator in the pressure damper to ensure good and even heat transfer To ensure cooling of the mash.

2. Der Dämpfer wird mit einem zusätzlichen Gefäß, wie einem Speichermantel umgeben, welches die für die folgende Charge benötigte Wassermenge fassen kann. Am Ende der verkürzten Rast wird das Kühlwasser schnell in den Speichermantel gefüllt und dieser verschlossen. Es erfolgt dann ein Temperaturausgleich bzw. eine Temperaturangleichung zwischen dem Kühlwasser und dem Maischgut, was durch Rührwerke unterstützt werden kann. Wenn im Dämpferinhalt die beabsichtigte Hydrolysewirkung erreicht ist, wird der Dämpfer ausgeblasen. In den leeren Dämpfer wird neues Maischmaterial eingefüllt, dann wird eine Verbindungsleitung vom Speichermantel zum Dämpfer geöffnet, hierbei strömt das im Speichermantel unter Druck stehende Heißwasser in abgemessener Menge in den Dämpfer, so daß sich mit dem kalten Maischmaterial eine Mischtemperatur bei etwa 1000 Celsius einstellt. Pumpen oder Wassermengen-Iteßgeräte werden nicht benötigt.2. The damper comes with an additional vessel, such as a storage jacket surrounded, which can hold the amount of water required for the following batch. At the end of the shortened rest, the cooling water is quickly filled into the storage jacket and this closed. A temperature equalization or a temperature adjustment then takes place between the cooling water and the mash, which are supported by agitators can. When the intended hydrolysis effect is achieved in the contents of the steam, will the damper blown out. New mash material is poured into the empty steamer, then a connection line from the accumulator jacket to the damper is opened, in this case the hot water under pressure in the storage jacket flows in measured quantities into the steamer, so that a mixing temperature is achieved with the cold mash material sets about 1000 Celsius. Pumps or water flow measuring devices are not required.

3. Der Dämpfer besitzt eine Dampfentnahmeleitung, die zu einem Heißwasser-Vorratsbehälter führt. Bei diesem Heißwasser-Vorratsbehälter kann es sich beispielsweise um das zusätzliche Gefäß handeln, das unter dem vorstehenden Beispiel gemäß Ziffer 2 als Speichermantel ausgebildet ist. In gleicher Weise kann auch das Druckgefäß gemäß dem obenstehenden Ausführungsbeispiel 1 als Heißwasserspeicher dienen, der mit einem Dampfeinleitungsrohr oder beispielsweise auch einem Wärmeaustauscher, der mit der Dampfentnahmeleitung verbunden ist, versehen ist. Bei dieser Methode wird dem Dämpfer Dampf entnommen, damit findet eine innere Kühlung des Maischgutes unter Entspannung bis auf einen vorgegebenen Druck statt. Der dabei gewonnene Dampf dient zur Erwärmung des in dem Druckgefäß bereits vorgespeicherten Prozeßwassers bis über 1000 Celsius.3. The steamer has a steam extraction line that leads to a hot water storage tank leads. This hot water storage tank can be, for example act additional vessel, which under the above example according to paragraph 2 as Storage jacket is formed. In the same way, the pressure vessel according to FIG the above embodiment 1 serve as a hot water tank with a Steam inlet pipe or, for example, a heat exchanger that is connected to the Steam extraction line is connected, is provided. At this method If steam is extracted from the steamer, the mash material is cooled internally takes place under relaxation down to a given pressure. The steam obtained in the process serves to heat the process water that has already been pre-stored in the pressure vessel up to over 1000 Celsius.

4. Im Dämpfer wird das Maischmaterial mit einer besonders geringen, etwa 0,8 - 1,Sfachen Menge vorgewärmten Wassers angemischt, dann wird auf 140 - 165 Celsius angedämpft. Nach verkürzter Rastzeit wird vorgewärmtes Kühlwasser bei laufendem Rührwerk in solcher Menge in den Dämpfer gepumpt, daß die gewünschte Verdünnung und Abkühlung des Maischgutes eintritt.4. In the steamer, the mash material is processed with a particularly low, approx. 0.8 - 1, 5 times the amount of preheated water is mixed, then it is increased to 140 - 165 Celsius subdued. After a shortened rest period, preheated cooling water is added running agitator pumped into the steamer in such an amount that the desired dilution and cooling of the mash occurs.

In allen Fällen werden die Mengen und Temperaturen derart abgestimmt, daß die Ausblas- bzw. Mischtemperatur etwa 1250 - 1400 C beträgt. Hierbei reicht der Ausblasdruck einerseits zur Zerkleinerung des Maischmaterials aus, andererseits kann aber auch der freiwerdende Dampf wegen seiner geringeren Menge im Maischbottich vollständig niedergeschlagen werden und das nächste Maischwasser bis nahe an 100 Celsius vorwärmen.In all cases, the quantities and temperatures are coordinated in such a way that that the blow-out or mixing temperature is about 1250 - 1400 C. This is enough the blow-out pressure on the one hand to crush the mash material, on the other hand but can also the released steam because of its smaller amount in the mash tun be completely knocked down and the next mash water up to close to 100 Preheat Celsius.

In allen Fällen kann ferner der Verlauf der Temperatur im Maischgut vom Andämpfen über die verkürzte Rastzeit bis zur erfolgten Abkühlung leicht beobachtet werden, damit der Dämpfer dann ausgeblasen wird, wenn die benötigten Wirkungsminuten erreicht sind.In all cases, the course of the temperature in the mash can also Easily observed from steaming over the shortened resting time to cooling down so that the damper is blown out when the required minutes of action are achieved.

Für Weizen z.B. liegt die Größenordnung der Wirkungsminuten wi bei 2.500 - 3.500.For wheat, for example, the order of magnitude of the minutes of action is wi 2,500 - 3,500.

Die Temperaturbeobachtung und die Errechnung der Wirkungsminuten erfolgt zweckmäßig über übliche Fühler, AD-Wandler und Mikrocomputer, welcher entweder die Wirkungsminuten laufend anzeigt, niederschreibt und/oder auch das Ausblasventil des Dämpfers steuert. Unabhängig von Schwankungen der Variablen, wie der Maischwasser-Temperatur, dem Dämpfdruck, der Rastzeit, dem Temperaturmaximum, der Kühlwassermenge und -temperatur kann durch das neue Verfahren verhütet werden, daß der Aufschluß unzureichend ist oder überdämpft wird, wodurch empfindliche Beeinträchtigungen vermieden sind und die eingesetzte Primärenergie optimal genutzt wird.The temperature is monitored and the minutes of action are calculated expediently via conventional sensors, AD converters and microcomputers, which either the Minutes of action continuously displays, writes down and / or the blow-off valve of the damper controls. Regardless of fluctuations in variables such as the mash water temperature, the damping pressure, the resting time, the temperature maximum, the cooling water quantity and temperature can be prevented by the new method that the digestion is insufficient or is overdamped, creating sensitive impairments avoided and the primary energy used is optimally used.

Die Wärmeersparnis gegenüber den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art liegt in der Größenordnung von 40 - 60%, sie beruht bei den vorstehenden Alternativen 1 und 2 auf der Wärmerückgewinnung im Temperaturbereich von über 100 Celsius und nach der Alternative 4 auf Anpassung der Prozeßwassermengen an den fortschreitenden Bedarf, wobei die Bruttoerwärmung nur auf ca. 1250 - 1400 Celsius erforderlich ist, obwohl die Reaktionsdauer insgesamt einer Erhitzung auf 1500 - 165 Celsius entspricht.The heat savings compared to the known method of the initially mentioned type is in the order of 40 - 60%, it is based on the above Alternatives 1 and 2 on heat recovery in the temperature range above 100 Celsius and according to alternative 4 to adapt the process water quantities to the progressive Demand, whereby the gross warming is only required to approx. 1250 - 1400 Celsius, although the overall reaction time corresponds to heating to 1500 - 165 Celsius.

Weiterbildungen und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch wiedergibt.Developments and further advantages of the invention result from the subclaims and from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing, which shows a device for performing the invention Process reproduces schematically.

Man erkennt in der Zeichnung ein Druckdämpfgefäß 1, das oberseitig einen Getreidezulauf 3 besitzt. Das Druckdämpfgefäß 1, bei dem es sich beispielhaft um einen sogenannten Henze-Dämpfer handeln kann, ist mit einer aufgedoppelten Wandung 4 versehen, wodurch ein Speichermantel 2 gebildet ist, bei dem es sich um einen Wärmetauscher handelt. Dieser Wärmetauscher 2 ist als Wasserdruckgefäß ausgebildet. In ihm wird die jeweils für eine Charge des Druckgefäßes 1 benötigte Prozeßwassermenge zur Durchführung des hydrolytischen Stärkeaufschlusses gespeichert. Diese Wassermenge wird über eine Leitung 5 vorzugsweise unter atmosphärischem Druck in den Wärmetauscher 2 eingeleitet. Sie kann dort über ein Rührwerk 6 in Bewegung gehalten werden. Über eine Leitung 7 und ein Ventil 8 kann die im Austauscher 2 gespeicherte Prozeßwassermenge in das Druckgefäß 1 eingeleitet werden. Mit dem über den Zulauf 3 eingeführten Getreide vermischt sich die Prozeßwassermenge zu dem weiter zu erhitzenden Maischgut.One recognizes in the drawing a pressure steaming vessel 1, which is on the top has a grain feed 3. The pressure steaming vessel 1, which is exemplary can be a so-called Henze damper is with a doubled wall 4 provided, whereby a storage jacket 2 is formed, which is a Heat exchanger acts. This heat exchanger 2 is designed as a water pressure vessel. The amount of process water required in each case for a batch of the pressure vessel 1 is in it stored for carrying out the hydrolytic starch digestion. This amount of water is fed into the heat exchanger via a line 5, preferably under atmospheric pressure 2 initiated. It can be kept in motion there by an agitator 6. Above a line 7 and a valve 8 can store the amount of process water in the exchanger 2 are introduced into the pressure vessel 1. With the grain imported via inlet 3 the amount of process water mixes to form the mash to be further heated.

Dieser Erwärmungsvorgang wird durch Zuführung von äußerer Energie über eine Leitung 9 un Gestalt von Wasserdampf bewirkt. Die Dampfzufuhr über die Leitung 9 wird unterbrochen, sobald das Maischgut im Durckgefäß 1 eine Temperatur von etwa 165 Celsius erreicht.This heating process is carried out by the addition of external energy effected via a line 9 un form of water vapor. The steam supply via the Line 9 is interrupted as soon as the mash in the pressure vessel 1 has reached a temperature of about 165 Celsius.

Dann beginnt zunächst die verkürzte Rast, an die sich die Abkühlphase des Maischgutes im Druckgefäß d anschließt. Hierzu wird aus einem Zwischenspeicher 10 über die schon erwähnte Leitung 5 später als Prozeßwasser dienendes Kühlwasser in den Wärmetauscher 2 möglichst schnell eingeleitet. Es erfolgt dann eine Temperaturangleichung des Prozeßwassers im Tauscher 2 und des Maischgutes, das sich im Druckgefäß 1 befindet und dort zweckmäßig durch ein Rührwerk 11 umgewälzt wird. Dabei erreicht das zunächst unter atmosphärischem Druck in den Tauscher 2 eingeleitete Prozeßwasser eine T mperatur von ca. 1250 Celsius, womit sich im Tauscher 2 ein Uberdruck einstellt, der zweckmäßig dazu ausgenutzt wird, um das Prozeßwasser aus dem Tauscher 2 für die nachfolgende Charge in das Druckgefäß 1 zu überführen.Then the shortened rest begins, which is followed by the cooling phase of the mash in the pressure vessel d. This is done from a buffer 10 via the already mentioned line 5 later serving as process water cooling water introduced into the heat exchanger 2 as quickly as possible. A temperature adjustment then takes place the process water in the exchanger 2 and the mash that is in the pressure vessel 1 and is expediently circulated there by an agitator 11. In doing so, this first achieved Process water introduced into exchanger 2 under atmospheric pressure has a temperature of approx. 1250 Celsius, with which an overpressure is established in the exchanger 2, which is expedient is used to the process water from the exchanger 2 for the subsequent Transfer the batch to the pressure vessel 1.

Nach der Abkühlphase hat das Maischgut im Gefäß 1 eine Temperatur in der Größenordnung von 1250 - 1350 Celsius und steht noch unter einem solchen Druck, daß es nach entsprechender öffnung des Ventils 8 über eine Leitung 12 in einen Maischbottich 13 ausgeblasen werden kann. Der Maischbottich 13 steht über ein Luftrohr 15 unter atmosphärischem Druck. Im Maischbottich 13 schlägt sich der mit dem Maischgut mitgeführte Wasserdampf an einem Wärmetauscher 14 nieder. Den Wärmetauscher 14 durchströmt Fristwasser, das über eine Zuführleitung 15a und ein Ventil 26 zugeführt wird.After the cooling phase, the mash in the vessel 1 has a temperature in the order of 1250 - 1350 Celsius and is still below that Pressure that, after the valve 8 has been opened accordingly, via a line 12 in a mash tun 13 can be blown out. The mash tun 13 protrudes an air pipe 15 under atmospheric pressure. In the mash tun 13 the beats Water vapor carried along with the mash is deposited on a heat exchanger 14. The Heat exchanger 14 flows through period water, which via a supply line 15a and a Valve 26 is supplied.

Uber eine Pumpe 22, die in eine Rückleitung 21 vom Vorspeicher 19 zum Wärmetauscher 14 eingeschaltet ist, kann die im Vorspeicher 19 bereitgehaltene, vorgewärmte Wassermenge von mittlerer Temperatur (ca. 350 - 550 Celsius) noch einmal durch den Wärmetauscher 14 im Maischbottich 13 geleitet werden. Dazu dient beispielsweise ein Dreiwegeventil 26 mit dem wahlweise die Zuführleitung 15a oder die Rückleitung 21 auf die Eingangsseite des Wärmetauschers 14 gelegt werden kann. Das vorgewärmte Wasser wird bei dem nochmaligen Durchtritt durch den Wärmetauscher 14 bis auf eine Temperatur von etwa 85 - 95 Celsius erwärmt.Via a pump 22 which is fed into a return line 21 from the pre-storage 19 is switched on to the heat exchanger 14, the stored in the pre-storage 19, Preheated water at a medium temperature (approx. 350 - 550 Celsius) again be passed through the heat exchanger 14 in the mash tun 13. This is used for example a three-way valve 26 with which optionally the supply line 15a or the return line 21 can be laid on the inlet side of the heat exchanger 14 can. The preheated water is passed through the heat exchanger again 14 heated to a temperature of around 85 - 95 Celsius.

Dieses weitererwärmte Wasser gelangt über die Leitung 16 und ein darin eingefügtes Ventil 17 durch eine daran anschließende Leitung 24 in den bereits erwähnten Zwischenspeicher 10. Sobald die für die nächste Charge benötigte Prozeßwassermenge sich in dem Speicher 10 befindet, wird Frischwasser durch die Leitung 15a und über das Ventil 26 in den Wärmetauscher 14 eingeleitet, um über die Leitung 16 und das entsprechend gestellte Ventil 17 durch die Leitung 18 hindurch in den Vorspeicher 19 geführt zu werden.This further heated water passes through line 16 and a therein inserted valve 17 through an adjoining line 24 in the already mentioned Intermediate storage 10. As soon as the amount of process water required for the next batch is in the memory 10, fresh water is through line 15a and over the valve 26 is introduced into the heat exchanger 14, via the line 16 and the appropriately positioned valve 17 through line 18 into the pre-storage 19 to be led.

In die Leitung 16 ist noch ein Ventil 20 eingefügt, um im Wärmetauscher 14 des Maischbottichs 13 zum weiteren Herunterkühlen des Maischgutes benötigtes Kühlwasser, das keine ausreichende Temperatur zur Vorspeicherung mehr besitzt, über eine Ableitung 23 abführen zu können.In the line 16, a valve 20 is also inserted to the heat exchanger 14 of the mash tun 13 required for further cooling down of the mash material Cooling water, which no longer has a sufficient temperature for pre-storage, over to be able to discharge a derivation 23.

Die neue Vorrichtung eignet sich besonders für den diskontinuierlichen Betrieb des Druckdämpfverfahrens, weil das Prozeßwasser chargenweise über den Vorspeicher 19 vorerwärmt, dann im Zwischenspeicher 10 bei der höheren Temperatur von ca. 900 C zwischengespeichert werden kann, bevor es über den als Druckspeicher ausgebildeten Wärmetauscher 2 als Prozeßwasser mit einer Temperatur von etwa 1250 - 1400 Celsius in das Druckdämpfgefäß 1 eingeleitet wird und zur Erhitzung des Maischgutes beiträgt, wodurch die Zufuhr an äußerer Energie in Form von Wasserdampf verringert werden kann.The new device is particularly suitable for the discontinuous Operation of the pressure damping process because the process water is fed in batches via the pre-storage tank 19 preheated, then in the intermediate storage 10 at the higher temperature of about 900 C can be temporarily stored before it is implemented as a pressure storage device Heat exchanger 2 as process water with a temperature of about 1250-1400 Celsius is introduced into the pressure steaming vessel 1 and contributes to the heating of the mash material, whereby the supply of external energy in the form of water vapor can be reduced can.

Der Vorspeicher 19 und der Zwischenspeicher 10 ermöglichen eine stufenweise Rückgewinnung der Wärme des Maischgutes, das sich im Maischbottich 13 abkühlt. Solange die Temperatur des Maischgutes im Maischbottich 13 noch hoch ist, wird das vorerwärmte Prozeßwasser aus dem Vorspeicher 19 durch den Wärmetauscher 14 im Maischbottich 13 hindurchgeschickt und in den Zwischen- 10 gleitet. Doiin erfolgt die schon beschriebene Vorerwärmung des Frischwassers im wärmetauscher 1 4, mit dem der Vorspeicher 19 wleder aufgefüllt wird.The pre-storage 19 and the intermediate storage 10 enable a step-by-step process Recovery of the heat from the mash, which cools down in the mash tun 13. So long the temperature of the mash in the mash tun 13 is still high, the preheated Process water from the pre-storage 19 through the heat exchanger 14 in the mash tun 13 sent through and in the intermediate 10 slides. Doiin takes place the already described preheating of the fresh water in the heat exchanger 1 4, with which the pre-storage 19 is filled up.

Claims

Claims: 1. Process for hydrolytic digestion of starch in crops by pressure-steaming individual batches of process water heated from ancjcjcärmem and the fruit, the mash material, mash material mixed together, after which Heating up by steaming each batch during one of the temperature reached subject to the hydrolysis process for a dependent resting time and then under relaxation is cooled to atmospheric pressure, characterized in that while shortening the rest time after this and before relaxation to atmospheric pressure a cooling phase is inserted during which, on the one hand, the digestion continues and on the other hand the heat withdrawn from the mash to the process water of the following and / or is fed to the same batch.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of the process water heated by the mash is set in such a way that this Process water is heated up to over 1000 Celsius and stored under pressure.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that that steam is removed from the pressure damper during the cooling phase and used for preheating of the process water is used.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the The amount of process water is 0.8-2.0 times the weight of the mash material.

5. The method according to any one of claims 2-4, characterized in that that the process water under the increasing pressure as a result of the supplied heat is stored and then introduced into the mash material.

6. The method according to any one of claims 1 - 5, characterized in, that the mash material initially only with a partial amount of the required process water is mixed and steamed, and the other subset of the process water after Shortened rest time is introduced into the mash to cool down.

7. Device for performing the method according to one of the claims 1-6 by means of a pressure vessel for the mash, characterized in that on or in the pressure vessel (1) a heat exchanger (2) for the process water to be heated is arranged, the volume of which is the total required for the respective batch Process water volume corresponds.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the heat exchanger (2) is designed as a storage jacket of the pressure vessel (1).

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the heat exchanger (2) is designed as a water pressure vessel.

10. Device according to one of claims 7-9, wherein the pressure vessel is connected to a mash tun via a blow-out line, in which one with one Pre-storage connectable heat exchanger is arranged for the process water, thereby characterized in that the heat exchanger (14) either with either the input side a fresh water supply line (15) and on the output side with the pre-storage (19) or on the input side with the pre-store (19) and on the output side with an intermediate store (10) can be connected, the intermediate store (10) on the output side with the heat exchanger (2) des Pressure vessel (1) is connected.

11. The device according to claim 10, characterized in that the The pre-storage (19) and the intermediate storage (10) are under amospheric pressure.

12. Device according to one of claims 7-11, characterized in that a thermal sensor is installed in the pressure vessel (1), the signal C of which is fed to a computer to determine the duration of the entire hydrolysis process for the respective mash, the duration of action in minutes by the formula or another formula with approximately the same function profile is defined and these minutes of action are calculated and displayed by the computer.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the Calculator to blow out when a preselected number of minutes of action has been reached of the mash from the pressure vessel (1) controls.