-
Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Mais Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Stärke in an sich bekannter Weise aus Mais. Es
ist allgemein bekannt, daß bei der Behandlung von Mais nach den üblichen Methoden
ein Verlust von ungefähr einem vierzigstel Teil des Maises beim. Einweichungsprozeß
entsteht. Dieser Verlust kann durch Verdampfung der Einweichflüssigkeiten wieder
ausgeglichen werden. Es entsteht aber ein weiterer Verlust von einem Fünfzigstel
bis einem Fünfundzwanzigstel des ursprünglichen Maises während des Naßmahlprozesses,
des Entkeimens, des Waschens des Kornes, des Waschens der getrennten Stärke und
des Kornmehles mit alkalischem und frischem Wasser. Infolge des großen Volumens
der Flüssigkeiten und ihres geringen Gehaltes an wertvollen festen Bestandteilen
ist es bisher nicht möglich gewesen, diesen Verlust gewerblich wieder einzuholen.
Es ist allgemein in der Maisindustrie üblich gewesen, manche der Waschwässer dem
Prozeß wieder zuzuführen. So z. B. werden bei der Verwendung des Keimwaschwassers
und des Waschwassers der feinen Siebe diese Flüssigkeiten der Entkeimungsmaschine
wieder zugeführt. Aber in manchen Fällen war dies bei anderen Flüssigkeiten nicht
möglich, da das Entstehen von wilden Hefen ein Verschlammen der Siebe und das rasche
Entstehen von fäulniserregenden Organismen ein Verschmutzen der entstehenden Kleber
und Stärken verursacht.
-
Die übliche fabrikatorische Behandlung des Maises besteht im wesentlichen
darin, daß man den Mais entweder in eine schwache wäßrige Lösung von Schwefeldioxyd
oder in eine mehr oder weniger reine Kultur von Milchsäurebakterien einweicht.
-
In manchen Fällen wird das Einweich-oder Quellwasser von einer Verfahrensstufe
für die nächste Stufe usw. verwendet. Hierbei erhält man eine konzentriertere Flüssigkeit,
die bei geringen Kosten verdampft werden kann und die Gewinnung der löslichen Bestandteile
ermöglicht.
-
Der von Flüssigkeit freie Mais wird nun einer Entkeimungsplattenmühle
zugeführt, die das Korn bricht und die Keime trennt. Diese Mühle wird entweder mit
Frischwasser oder mit Wasser gespeist, das aus der Keimwaschanlage gewonnen wird.
Der Keim wird durch Schwemmen in einer Stärkesuspension entfernt, die dem Prozeß
von den Steinmühlen oder Tischen wieder zugeführt worden ist. In dem Keimseparator
schwimmt der Keim in einer Stärkesuspension mit einem solchen spezifischen Gewicht,
daß der ölführende Keim oder Embryo schwimmt, während der stärkeführende Endosperm
und die Schalen auf den Boden sinken und durch eine Fördervorrichtung entfernt
werden.
Diese werden nach den Steinmühlen geleitet, die alle stärkeführenden Zellen, die
vorher durch den Weichprozeß geschwächt sind, brechen und die Stärke frei machen.
Das entstehende Cremeprodukt geht über grobe Siebe, auf denen es gewaschen wird,
und von da zu feinen Sieben, auf denen alle Faserrückstände entfernt werden.
-
Die Stärkeflüssigkeit, die im wesentlichen aus Stärke, aufgelöster
Zellwand und Protoplasma, Mineralsalzen, die dem Korn anhaften, und Schwefeldioxyd
mit seinen Oxydations- und vielleicht auch Reduktionsprodukten besteht, geht nun
zu den Tischen, auf denen die meiste Stärke niedergeschlagen wird, während ein Teil,
gemischt in dem sogenannten Kleber, abgeführt wird. Die Kleberflüssigkeiten läßt
man zur Gewinnung des proteinführenden Materials sich absetzen, das nach der Mischung
mit den Rückständen, die auf den Sieben verbleiben, zur Herstellung von Klebermehl
benutzt wird.
-
Die rohe Stärke wird von den Tischen in Fässer geführt, wo sie mit
einer Lösung kaustischer Soda von ungefähr einem Zehntel Normalstärke umgerührt
wird.
-
Die Stärke setzt sich ab, worauf das Wasser und die klebrige Oberfläche
entfernt werden. Sie wird mit Frischwasser gerührt; man läßt sie sich wieder absetzen
und das Wasser abfließen. Dieses Waschen wird wiederholt. Schließlich wird die Stärke
mit Frischwasser gerührt, auf das erforderliche Maß neutralisiert, dann entweder
filtriert oder in mit Stoff beschlagene gelochte Kästen gegossen und getrocknet.
-
Dies ist im wesentlichen das bisher übliche Herstellungsverfahren.
Die Masse hat hinter der Entkeimungsmühle einen pH-Wert von ungefähr 3,5. Dieser
wird bisweilen vergrößert durch den Zusatz von Frischwasser in verschiedenen Stufen
und auch manchmal durch Oxydation der schwefligen Säure zu Schwefelsäure verringert.
-
Bisher ist aber keine Untersuchung des Einflusses der Entstehung der
fäulniserregenden Bakterien auf den pH-Wert und die Temperatur der Flüssigkeit versucht
worden.
-
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei der Herstellung von Stärke
das in dem Prozeß verwendete Wasser zu sterilisieren, so daß dieses Wasser dann
dem Arbeitsprozeß wieder zugeführt werden kann. Weiter ist für einen ähnlichen Zweck
vorgeschlagen worden, einen gewissen Wassergleichgewichtszustand in dem ganzen System
aufrechtzuerhalten. Es ist auch bekannt, daß Bakterien durch Regelung der Wasserstoffionenkonzentration
innerhalb gewisser Grenzen bei 37' C getötet werden.
-
Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, während des Herstellungsprozesses
von Stärke aus Mais eine Temperatur zwischen 40 und 45' C und eine Regelung einer
Wasserstoffionenkonzentration zwischen pH 4 und, 3,5 einzuhalten.
-
Ferner wird die beim Reinigen der Stärke wiedergewonnene alkalische
Flüssigkeit mit der den Tischen zugeführten Stärkeflüssigkeit vermischt, wobei die
Wasserstoffionenkonzentration der Flüssigkeiten auf etwa pH 6,5 eingeregelt wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kleberflüssigkeit
von den Stärketischen mit teilweise verwendeter Einweichflüssigkeit vermischt und
auf etwa q.6° C erwärmt, wobei der pH-Wert der @ganzen Flüssigkeit zwischen pH q.
und 3,5 liegt.
-
Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden schädliche
Organismen während des ganzen Arbeitsprozesses am Entstehen verhindert. Es werden
demgemäß reinere und leichter zu verarbeitende Flüssigkeiten erhalten als bei den
bekannten Verfahren, wo die schädlichen Organismen wachsen und gedeihen, so daß
ein Sterilisieren der Flüssigkeiten erforderlich ist. Man braucht ferner bei Anwendung
des Verfahrens gemäß der Erfindung nur bei Beginn desArbeitsprozesses die erforderlicheWassermenge
zuzusetzen, um den während des Prozesses entstehenden Verlust beim Trocknen der
verschiedenen Produkte auszugleichen.
-
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens wird die obere Grenze
der Temperatur bestimmt durch die Eigenschaft der Stärkekörnchen. Im allgemeinen
quellen diese bei einer Verringerung ihrer Viskosität auf, wenn sie eine Zeitlang,
besonders in einem sauren wäßrigen Medium, auf einer etwa 46° C übersteigenden Temperatur
gehalten werden, während bei einer Temperatur unterhalb 38° C das Entstehen der
Bakterien sehr rasch vor sich geht. Aber bei Temperaturen zwischen 4o und 45° C
bei einer Wasserstoffionenkonzentration von pH 4 oder pH 3,5 findet in einem nennenswerten
Zeitraum kein Anwachsen der fäulniserregenden - Organismen statt, sondern nur ein
geringes Anwachsen von säure- und hitzebeständigen Organismen, die aber keine nachteiligen
Wirkungen bei dem Verfahren ausüben. ' Es wurde -weiterhin gefunden; daß die Stärketrennung
auf den Tischen bei einer pH-Konzentration bei 6,5 viel besser stattfindet an einem
offenbar isoelektrischen Punkte, wo die Struktur der Protoplasmazelle eine Zerstörung
erfährt und sich nicht mit der Stärke setzt, so daß sich die Stärke leichter von
ihr trennt.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in folgender Weise ausgeführt.
Das
Einweichen wird `in der üblichen Weise durchgeführt. Das Ablaufwasser ;wird, wenn
es erforderlich ist, aus einem -erstem Weich-: prozeß, z. B. Schwefeldioxydlösung
von 0,32 °h, in der nur ein Teil Mais gereicht worden ist, zurückbehalten.
-
Das geweichte Korn geht durch den ganzen üblichen Herstellungsprozeß.
Die Flüssigkeiten werden jedoch in der beschriebenen Weise behandelt. Der Deutlichkeit
halber wird mit den letzten Waschwässern der fertigen Stärke begonnen.
-
Die gemischten Waschwässer und die letzte Flüssigkeit aus den Kästen
oder Filtern werden unmittelbar durch eine Heizvorrichtung nach der Entkeimungsmühle
zurückgeführt. Sie werden auf ihrem Wege zum Waschen der getrennten Keime benutzt
und nach einem Vorratsbehälter gefördert, wobei der pH-Wert für die Verwendung in
der Entkeirnüngsmühle auf eine Temperatur von etwa 46° C eingeregelt wird, welche
auch die Temperatur des eingeweichten Maises sein soll. Wenn der Mais gebrochen
ist, so findet man, daß die ganze breiige Masse einen Säurewert von pH 4 oder einen
ähnlichen-Wert besitzt. Diese Regelung der Temperatur und des Säuregehaltes reicht
unter normalen Verhältnissen aus, um den Prozeß der Keimtrennung auf den Steinmühlen
und bis zu den ersten Grobsieben durchzuführen, wo die Schalen und die Faser mit
heißer Flüssigkeit gewaschen werden, die in der nachstehend beschriebenen Weise
erhalten wird. Die Kleie wird in nassem Zustande nach einem Faß geführt.
-
Die Stärkeflüssigkeit, die durch die groben Siebe geht, gelangt dann
auf die feinen Siebe, und der Rückstand, der sich am Auslaßende derselben sammelt,
wird mit heißer Flüssigkeit gewaschen, die gleichfalls in der nachstehend beschriebenen
Weise erhalten wird. Dieser Rückstand kann entweder den groben Sieben zugeführt
oder nach dem Keimseparator zurückgeführt werden.
-
Die Flüssigkeit; die durch diese Siebe geht, wird nun mit einem Strom
der stark alkalischen Flüssigkeit aus den Fässern vereinigt, so daß die Mischung
angenähert einen pH-Wert von 6,5 hat. Diese Mischung wird bei einer Temperatur von
etwa 4o° C den Tischen zugeführt, wo -die Stärke sich in einem sehr reinen Zustande
absetzt, während das Protein mit dem Wasser weitergeht.
-
Die Kleberflüssigkeit wird nun 'sauer gemacht durch Zufuhr des vorher
erwähnten, teilweise verwendeten Weichwassers, und das Ganze wird nach Erwärmung
auf- 40°.C inzwei Ströme geteilt, wobei der eine Teil ziun Waschen des Rückstandes
auf den Grobsieben verwendet wird. Dadurch, daß diese Flüssigkeit wieder sätler
gemacht und beheizt wird, gerinnt das Protein wieder in großen Mengen, die nicht
durch die Siebe gehen,- so daß das Protein abgetrennt wird.
-
Der zweite -Teil der gesäuerten und erwärmten Kleberflüssigkeit wird
mit dem faserigen Rückstand der Kleie auf den Sieben vermischt, so daß das Produkt
Filterpressen zugepumpt werden kann. Die abgeschiedenen Stoffe bilden -nach der
Trocknung das Kleberfutter.
-
Das Filtrat aus den Pressen wird zugleich durch einen Schwefeldioxydturm
gepumpt und als. Einweichflüssigkeit zum- Einweichen.. des Maises vor dem Trerinungsprozeß
verwendet.
-
Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in schematischer Anordnung dar.
-i sind die Behälter, in denen der Mais eingeweicht wird. 2 ist die Entkeimungsmühle;
welcher der entkeimte Mais durch Rohre 2a zugeführt wird. 3 ist der Keimseparator.
4 sind Steinmühlen, denen der entkeimte Mais durch das Rohr 4a -zugeführt wird und
aus denen die Stärkeflüssigkeit durch Rohr 5a auf die Grobsiebe 5 gelangt.
-
Die- Flüssigkeit, welche durch die Grobsiebe geht, wird durch Rohre
6a- den Feinsieben 6 zugeleitet, während der Rückstand der Siebe durch ein Fallrohr
14 nach einem Behälter 13 geht.
-
Die Stärkeflüssigkeit, -die durch die feinen Siebe geht, wird nun
mit der alkalischen Flüssigkeit vermischt, welche aus dem Behälter 9 durch das Rohr
9a und die Heizvorrichtung 9b zugeführt wird: die so erhaltene Mischung fließt durch
Rohre 9c nach den Tischen 8 zur Trennung der Stärke. Die auf den Tischen sich ablagernde
Stärke wird nun dem Behälter 9 zugeführt, -wo sie in einer verdünnten Lösung von
kaustischer Soda gewaschen wird und sich absetzt.
-
Das alkalische Wasser läßt man ablaufen und verwendet es in der beschriebenen
Weise: Die Stärke wird mit frischem Wasser in Behältern io und ii gewaschen, wo
die Stärkemischung bei Beendigung des Waschvorganges durch eine geeignete Säure
neutralisiert wird. Hierauf wird die Stärke durch Filtration oder in Kästen getrennt
und getrocknet. Die abgetrennte Flüssigkeit wird dem Prozeß wieder zugeführt.
-
Das Rückfließen der verschiedenen Flüssigkeiten geht in folgender
Weise vor sich. Das frische Waschwasser aus den Behältern io und -i i wird über
das Rohr 15 nach dem Keimwaschsieb 12, geführt, wo die getrennten Keime gewaschen
und von der Stärke befreit werden. Die-Flüssigkeit geht nun durch ein
Rohr
z64 nach einer Heizvorrichtung 16 und gelangt von dort in heißem Zustande in den
Sammelbehälter 17 mit alkalischer Flüssigkeit. Die von den Einweichbehältern r ablaufende
Flüssigkeit läuft in den Sammelbehälter 18 mit sauerer Flüssigkeit. Eine Mischung
des Inhaltes der Behälter 17 und 18 wird mit dem Mais in der Entkeimungsmühle 2
vermischt.
-
Ein weiterer Teil der saueren Flüssigkeit aus dem Behälter 18 läuft
in den Kleiesammelbehälter 13 durch die Rohre 1811 und u a.
-
Die Flüssigkeit von den Stärketrennungstischen wird auf pH 4 geregelt
durch das teilweise benutzte saure Weichwasser, das auf eine Temperatur von ungefähr
4o° C erwärmt und in folgender Weise verwendet wird.
-
Ein Teil wird nach dem Kleiesammelbehälter 13 durch das Rohr i 5a
geleitet, und der Rest wird durch das Rohr i9 zurückgeführt, um den Rückstand der
Grobsiebe 5 und der feinen Siebe 6 zu waschen, worauf dieser Teil der Flüssigkeit
wieder ein Teil der Flüssigkeit von den Stärketischen wird.
-
Die Flüssigkeit, die durch die Rohre 15a und i9 geht, wird durch einen
beheizten Mischapparat 2o geführt.
-
Der jetzt flüssige Inhalt des Sammelbehälters 13 wird durch die Filterpresse
7 gepumpt, deren Inhalt nach dem Trocknen Maiskleberfutter wird. Die Flüssigkeit
aus der Filterpresse 7 wird durch ein Rohr i2a unmittelbar nach den Schwefeltürmen
12 überführt, wo sie mit Schwefeldioxyd behandelt wird, um zum Einweichen des Maises
wieder verwendet zu werden. Sie kann aber auch auf den richtigen Grad der Wasserstoffionenkonzentration
eingeregelt und mit einer Kultur eines geeigneten säureerzeugenden Mikroorganismus
geimpft werden.
-
Erforderlichenfalls können natürlich Heizvorrichtungen, Pumpen, Ventile
und andere Zubehörteile dabei verwendet werden.
-
Bei diesem Verfahren wird Wasser nur beim Alkalisieren der Stärke
in den Fässern 9, io und ii und beim Waschen des Alkalis aus der fertigen Stärke
benutzt, während ein Verlust an Wasser beim Arbeitsprozeß nur beim Trocknen der
fertigen Stärke eintritt. Ein Verlust an Wasser beim Arbeitsprozeß weiterhin tritt
nur beim Trocknen des Klebermehles und der Keime sowie bei der Verdampfung des konzentrierten
Weichwassers ein.
-
Die Wassermenge wird geregelt nach der Anzahl der Waschungen, der
fertigen Stärke, die-iin allgeineinendreiinal erfolgt. IDie-alkalisierende Flüssigkeit
besitzt eine Alkalinität von pH i1,5 bis 12; das erste Waschwasser besitzt einen
ungefähren pH-Wert von 10,5 und das.zweite Waschwasser ist neutralisiert auf pH
7. -Die Gesamtmenge dieser Flüssigkeiten beträgt angenähert 4 1 pro i kg
Stärke, von denen o,6.1 in der Stärke bleiben und beim Trocknen verlorengehen. Die
übrigen 3,41 werden mit der Flüssigkeit vermischt, welche zu den Tischen geht, wodurch
sie auf pH 6,5 gebracht wird; nach dem Setzen der Stärke geht ein Teil, ungefähr
21, mit der Kleberflüssigkeit und nach der Filtration zu dem Schwefelturm, wo er
mit Schwefeldioxyd imprägniert wird, während ungefähr 0,5 1 beim Trocknen
des Klebermehls verlorengehen.
-
Die verbleibenden 1,41 Flüssigkeit gehen zu der Entkeimungsmühle zurück,
welche die Stärkemasse flüssig macht, und kommen dann zu den Tischen mit einem pH-Wert
von 3,5 zurück. Das Schwefeldioxyd enthaltende Wasser wird zum Einweichen frischen
Maises verwendet. 0,75 1 werden in den Arbeitsprozeß'in Form von nassem Mais
zurückgeführt. o,25 1 werden dazu verwendet, um die Tischflüssigkeit wieder sauer
zu machen, und 11 wird mit 21 von dem vorhergehenden Arbeitsprozeß verdampft.