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Verfahren zur Gewinnung reiner Stärke
Die Erfindung bezieht sich auf
eine Verbesserung des Verfahrens zur Gewinnung von Stärke aus Getreide, durch das
man besonders reine Stärke erhält.
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Insbesondere ist die Erfindung von Bedeutung bei der Bereitung von
Maisstärke mit niedrigem Proteingehalt, die als Beispiel eingehend beschrieben werden
soll.
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Die Erfindung läßt sich jedoch vorteilhaft auch zur Bereitung reiner
Stärke aus anderen Getreidearten verwenden, da auch bei deren Verarbeitung nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren eine bessere Trennung des Stärkekorns von unerwünschten
Beimengungen erzielt werden kann.
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Bekanntlich wird das Maiskorn bei der Gewinnung von Maisstärke nach
einem Einmaischungsverfahren in Keimmühlen zermahlen, von Keimen abgelöst, weiterzermahlen,
mittels Beuteln (Maschenweite + I000 ) von Kleie befreit, wodurch schließlich eine
Stärkemilch erhalten wird, die außer den freien Stärkekörnern (Teilchengröße 30
y und kleiner) noch gröbere Teilchen mit Abmessungen bis zu I000 zur enthält. Diese
Teilchen bestehen hauptsächlich aus nicht vermahlenen Zellenkonglomeraten und Hüllen.
Um diese Zellenkonglomerate und Hüllen aus der Stärkemilch auszuscheiden, ist es
üblich, die Stärkemilch in einer Siebstation zu sieben, deren Siebe eine Maschenweite
von I30 bis 110 jt haben. Das gleiche läßt sich erreichen, wenn man die Stärkemilch
einem Verfahren unterwirft, wie es in der niederländischen Patentschrift 72 449
beschrieben ist. Gemäß diesen Verfahren wird ein großer Teil der groben Verunreinigungen
zurück-
gehalten und aufs neue zermahlen, um die immer noch eingeschlossene
Stärke auszuscheiden, worauf das betreffende Zermahlungsprodukt wieder in das Verfahren
zurückgeführt wird.
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Das Durchgangsprodukt der Siebstation, das aus von groben Teilchen
gereinigter Stärkemilch besteht, wird anschließend in Fluten undloder Separatoren
geleitet, wo Stärke und Gluten gegebenenfalls unter Anwendung des Verfahrens nach
dem deutschen Patent 9I5 560 getrennt werden. Die Stärke kann, nachdem sie nochmals
mit Wasser gewaschen worden ist, darauf getrocknet werden. Auf diese Weise kann
man - je nach der verarbeiteten Maisart - ein Endprodukt mit einem Proteingehalt
von beispielsweise o,28 bis o,400/a herstellen. Früher gab man sich mit einem Proteingehalt
von etwa 0,4/0 zufrieden, aber besonders in den letzten Jahren wünschen die Abnehmer
eine Stärke mit einem niedrigerenProteingehalt, vorzugsweise unter 0,3 °/o.
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Deshalb hat man sich in mehreren Fabriken dazu entschlossen, das
Durchgangsprodukt der Siebe mit einer Maschenweite von 110 ,z abermals über Nylontuchsiebe
mit einer Maschenweite von 75 bis 80 u zu sieben, um auch die Zellenkonglomerate
mit Abmessungen zwischen 75 und 110 H aus der Stärkemilch zu entfernen. Diese Zellenkonglomerate,
die selbst einen hohen Proteingehalt von etwa 7 bis 9 0/o. haben, bilden eine der
wichtigsten Proteinquellen im Endprodukt. In dieser Weise gelang es, den Prozentsatz
an Protein im Endprodukt um ungefähr 0,05 herabzusetzen.
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Mit der Verwendung feiner Siebe mit einer Maschenweite von 75 bis
80 y sind jedoch große Nachteile verbunden, und zwar: a) Die Anschaffungskosten
einer Siebstation, die mit derartigen Sieben ausgestattet ist und eine hinreichende
Kapazität aufweist, sind hoch; b) die Unterhaltungskosten sind hoch; c) derartig
feine Siebe verstopfen schnell, besonders durch die in der Stärkemilch befindlichen
feinen Hüllen; daher ist eine fortwährende tberwachung erforderlich; d) die zu erzielende
Herabsetzung des Proteingehalts im Endprodukt ist, verglichen mit den aufzuwendenden
Kosten, unbefriedigend.
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Es wurde nun gefunden, daß eine zweckmäßigere Reinigung der Stärkemilch
durch Anwendung von Hydrozyklonen bewirkt werden kann.
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Unter einem Hydrozyklon ist hier ein innen glattes Gefäß zu verstehen,
dessen Wandung einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche entspricht und das an
einem seiner äußeren Enden mit einer Tangentialzuleitung oder einer Anzahl entsprechend
gerichteter Tangentialzuleitungen sowie einer sich an diesem äußeren Ende befindlichen
zentralen Abfuhröffnung (auch als Überlauföffnung bezeichnet) ausgestattet ist,
während eine zweite Abfuhröffnung, auch als Ablaß öffnung bezeichnet, in dem anderen
äußeren Ende angebracht ist, und zwar in der Spitze, falls der Hydrozyklon im wesentlichen
konisch ausgebildet ist. Die Zuleitung mündet in den geräumigsten Teil des Hydrozyklons,
welcher Teil vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist; die Überlauföffnung ist vorzugsweise
mit einem axial in den -Hydrozyklon hineinragenden Rohr ausgestattet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Hilfe einer Wirbelkammer
durchgeführt werden.
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Unter einer Wirbelkammer ist in diesem Zusammenhang ein innen glatt
beschaffenes Gefäß zu verstehen, dessen Wandung einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche
entspricht und das an einem seiner äußeren Enden mit einer Tangentialzuleitung oder
einer Anzahl entsprechend gerichteter Tangentialzuleitungen ausgestattet ist, während
sich an dem anderen äußeren Ende, und zwar in der Endwand, eine zentrale Abfuhröffnung
(Überlauföffnung) befindet und außerdem nahe der Peripherie dieser Endwand oder
in der zylindrisch ausgeführten Wand in der Nähe der betreffenden Endwand eine zweite
Abfuhröffnung (Ablaßöffnung) vorgesehen ist.
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Vorzugsweise werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Hydrozyklone verwendet; jedoch sollen hier unter Hydrozyklonen auch Wirbelkammern
verstanden werden.
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Aus Versuchen ergab sich, daß bei der Anwendung niedriger Drucke,
die in wirtschaftlicher Hinsicht vorzuziehen sind, die zur Trennung verwendbaren
Hydrozyklone nur verhältnismäßig geringe Abmessungen haben, so daß auch die Leistungsfähigkeit
jedes einzelnen Hydrozyklons nur verhältnismäßig gering ist. Steigerung der Leistungsfähigkeit
durch Vergrößerung der Hydrozyklone ist bei- einer gleichen Trennungsfähigkeit nur
möglich, wenn man den Zufuhrdruck beträchtlich steigert.
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Deshalb wird eine Steigerung der Leistungsfähigkeit vorzugsweise dadurch
erreicht, daß eine große Anzahl Hydrozyklone parallel geschaltet wird.
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Diese Hydrozyklone können dabei zu größeren Einheiten, sogenannten
Mehrfachhydrozyklonen, die nur mit einer Hauptzuleitung und einer Abfuhrleitung
für den gemeinsamen Ablaß bzw. den gemeinsamen Überlauf ausgestattet sind, konstruktiv
vereint werden.
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In besonderen Fällen, wenn eine sehr weitgehende Trennung bewirkt
werden muß, kann es vorteilhaft sein, mehrere Hydrozyklone oder Mehrfachhydrozyklone
hintereinander aufzustellen, und zwar so, daß der Überlauf uñd/oder der Ablaß eines
ersten (Mehrfach-) Hydrozyklons in einem weiteren (Mehrfach-) Hydrozyklon eine Nachbehandlung
erfährt. Die erhaltenen Zwischenprodukte können dabei rezirkuliert werden.
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Wenn man eine Batterie von Hydrozyklonen gemäß der Erfindung zum
Reinigen des Stärkebreis an die Stelle der Siebstation setzt, kann ein überaus reines
Endprodukt erzeugt werden; der Proteingehalt ist besonders niedrig, während die
Gesamtkosten dieses Verfahrens pro Tonne erzeugter Stärke nur ein Fünftel der Kosten
eines Verfahrens, bei dem mit Sieben mit einer Maschenweite von 75 bis 80 H gesiebt
werden muß, betragen.
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Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Gewinnung reiner Stärke
aus einem dünnen Stärkebrei, den man durch Zermahlung von Getreiden,
insbesondere
Mais, und eine darauffolgende Entfernung der sich in dem betreffenden Zermahlungsprodukt
- eventuell nach Verdünnung - befindenden Teile mit einem Durchmesser von mehr als
0,2 mm und vorzugsweise von mehr als 0,I mm erzeugen kann, und ist dadurch gekennzeichnet,
daß der vorhandene dünne Stärkebrei durch einen oder mehrere Hydrozyklone von solcher
Form und solchen Abmessungen unter solchen Bedingungen gepreßt wird, daß die Zellenkonglomerate
in dem Stärkebrei auf wenigstens so lt und vorzugsweise auf 60 lt klassiert werden,
wodurch eine stärkearme Fraktion von gröberen Zellenkonglomeraten und spezifisch
schweren Verunreinigungen durch die Ablaßöffnung(en) abgelassen wird, worauf die
Stärke in schon bekannter Weise von der tSberlauffraktion abgetrennt wird.
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Der den Hydrozyklonen zugeführte Stärkebrei enthält außer Stärkekörnern
und Zellenkonglomeraten im allgemeinen noch feine Hüllen, und diese Hüllen verlassen
den Hydrozyklon hauptsächlich mit der Stärkesuspension durch die Überlauföffnung.
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Im Gegensatz zu einer Reinigung des Stärkebreis mittels sehr feiner
Siebe, bei denen die feinen Hüllen größtenteils auf den Sieben zurückbleiben und
also in dieser Weise von den Stärkekörnern getrennt werden. findet bei Verwendung
von Hydrozyklonen keine Trennung zwischen Hüllen und Stärke im Hydrozyklon statt.
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Das bedeutet jedoch keine Schwierigkeit, da sich herausgestellt hat,
daß bei der üblichen Weiterverarbeitung der Stärkesuspension, aus der die Stärkekörner
ausgeschieden werden, diese feinen Hüllen mit dem aus der Trennvorrichtung (Fluten
oder Separatoren) abgeführten Wasser mitgerissen werden.
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Gerade diese kleinen Hüllen bilden die Hauptursache der Verstopfung
der feinen Siebe bei dem bisher bekannten Verfahren, bei dem Siebe mit einer Maschenweite
von 75 bis So lt angewandt werden. Diese Schwierigkeit wird also durch Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens umgangen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Anwendung von Hydrozyklonen gegenüber
der Verwendung von Sieben mit einer Maschenweite von 75 bis so AG besteht darin,
daß mit dem Hydrozyklon eine feinere Trennung durchgeführt werden kann als die.
welche Siebe ermöglichen. Es werden nicht nur Zellenkonglomerate mit Abmessungen
zwischen 75 bis 80 AG aus der Stärkesuspension entfernt, sondern es wird auch ein
großer Teil der Zellenkonglomerate mit Abmessungen zwischen 40 und 75 lt in dem
Hydrozyklon durch die Ablaßfraktion abgeführt und dadurch von der Stärkesuspension
abgetrennt, was zur Folge hat, daß das Endprodukt einen niedrigeren Proteingehalt
hat, als er bei der Verwendung von Sieben zu erzielen ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß spezifisch
schwere Verunreinigungen, wie sehr feine Sandteilchen, Rostteilchen usw., die bei
Verwendung von Sieben nicht auf dem Sieb zurückbleiben, bei der Verwendung von Hydrozyklonen
restlos aufgefangen werden und mit den abgetrennten Zellenkonglomeraten den Hydrozyklon
durch die Ablaß öffnung verlassen.
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Vollständigkeitshalber sei bemerkt, daß die Ablaßfraktion der Hydrozyklone,
die aus Zellenkonglomeraten, spezifisch schweren Verunreinigungen und einem geringen
Prozentsatz an hüllenartigen Bestandteilen und Stärkekörnern besteht, nicht wertlos
ist, sondern eventuell aufgearbeitet oder zur Herstellung von Viehfutter verwendet
werden kann.
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An Hand des Schemas (Fig. I) soll das erfindungsgemäße Verfahren
für eine Vorrichtung, in der 10 t Mais pro Stunde verarbeitet werden, erläutert
werden.
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Stärkebrei B1, der von Mühlen I kommt und aus dem die gröberen Teile
mit einem Durchmesser größer als 1000 lt entfernt worden sind, wurde, eventuell
nach Verdünnung mit Wasser W, zu einer Siebstation 2 geleitet, die aus Sieben mit
einer Maschenweite von 110 ,t bestand.
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Auf diesen Sieben blieben also Kornteile K mit einer Teilchengröße
zwischen I000 und 110 lt zurück; diese Kornteile wurden nach Mühlen (die nicht eingezeichnet
sind) geleitet, wo durch eine erneute Zermahlung die Gewinnung weiterer Stärke aus
ihnen ermöglicht wurde.
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Der Stärkebrei B2, der durch die Siebstation 2 durchgelassen wurde,
enthielt noch Zellenkonglomerate von 110 lt und geringer. Diese Stärkemilch (70
Be, 70 m3/Stunde) wurde über einen Behälter 8 und eine Pumpe 3 unter einem Druck
von 2 atü nach einem Mehrfachhydrozyklon 4 geführt, der aus 80 parallel geschalteten
Hydrozyklonen der in Fig. 2 gezeigten Art bestand und dessen Abmessungen die folgenden
waren: a) Durchmesser des zylindrischen Teils II.,., in 30,0 mm b) Durchmesser der
Zufuhröffnung 12 6,o mm c) Durchmesser der Ablaßöffnung 13 5,5 mm d) Durchmesser
derttberlauföffnung Iq I2,0 mm e) Spitzenwinkel des Konus 15 ...... 200 f) Höhe
des zylindrischen Teils . . .,, I2,0 mm und Länge des Überlaufrohrs ..... I2,0 mm
Es ist selbstverständlich, daß diese Abmessungen innerhalb verhältnismäßig weiter
Grenzen variiert werden können.
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Die Uberlauffraktion Z dieses Mehrfachhydrozyklons (I5 I/min/Hydrozyklon)
enthielt weniger als IO/o der Zellenkonglomerate mit Abmessungen von 60 bis 110
/t, die die Siebstation 2 durchgelassen hatte.
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Die Ablaßfraktion Ct (I2'° B2) dieses Mehrfachhydrozyklons (0,4 I/min/Hydrozyklon)
enthielt 99 O/a der Zellenkonglomerate von 60 bis 110 lt nebst freien Stärkekörnern.
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Um in dieser Ablaßfraktion freie Stärkekörner und Zellenkonglomerate
zu trennen, wurde sie in einem Behälter 5 mit Wasser W bis 3 bis 40 Be verdünnt
und über eine Pumpe 6 unter einem Druck von Is/4atü zu einem zweiten Mehrfachhydrozyklon
7, der acht Hydrozyklone desselben Typus enthielt, geleitet.
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Die Uberlauffraktion dieses zweiten Mehrfachhydrozyklons 7 wurde
zu dem Sammelbehälter 8 zurückgeleitet. Die Ablaß fraktion C2 dieses zweiten Mehrfachhydrozyklons,
die 980/o der durch die Siebstation 2 durchgelassenen Zellenkonglomeratteile mit
Abmessungen zwischen 60 und 110 lt und außerdem noch etwas Stärke enthielt, wurde
zu einem Absetzbehälter geleitet, um zu einem Nebenprodukt, wie beispielsweise Viehfutter,
verarbeitet zu werden.
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Bei diesem Verfahren wurden mit der Ablaßfraktion aus dem zweiten
Mehrfachhydrozyklon 20 bis 50 kg Zellenkonglomerate und 20 bis 40 kg Stärke je Stunde
abgeführt.
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Die Überlauffraktion Z des ersten Mehrfachhydrozyklons wurde zu Fluten
oder anderen Trennvorrichtungen (die nicht gezeichnet sind) geleitet, wo Maisgluten
und die Maishüllen abgetrennt wurden.
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Es konnte festgestellt werden, daß die nach diesem Verfahren gewonnene
Stärke nach Waschen und Trocknen einen Prozentsatz Protein enthielt, der um o,o6
bis 0,10 unter dem einer Maisstärke lag, die nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gereinigt war.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Maisstärke mit einem Proteingehalt
von nur 0,2w2 bis 0,300/0 gewonnen werden.
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Außerdem sind Sand, Staub, Rostteilchen und andere Verunreinigungen,
die mit Sieben nicht abgetrennt werden können, restlos aus der nach diesem Verfahren
gewonnenen Stärke entfernt.