DK142956B - Fremgangsmaade til udvinding af stivelse af cellevaev fra rodfrugter f eks kartofler - Google Patents

Description

i i (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142956 DANMARK |n,.ci.3 c 13 1.1/00 «(21) Ansøgning nr. 2473/74 (22) Indleveret den 7 · ®3-j 1 974 (24) Lebedag 7 · maj 1974 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 2. Π1&Γ · 1 9θ1

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Priontet be0*ret fra den

9. maj 1975, 2323248, DE

(71) WESTFALIA SEPARATOR AG., Werner-Habig-Straaee, D-4740 Oelde 1, West=

Talen, DE.

i72) Opfinder: Heinrich Huster, Prledrlch-Wllhelm-Weber-Str. 6, D-4740 Oelde 1, Westfalen, DE: Franz Helmeler, Brodhagen 20, D-4740 Oelde 1, West= falen, DE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Patentingeniør Frantz Davidsen, Ifekkevej 39* Hørsholm.

(54) Fremgangsmåde til udvinding af stivelse af cellevæv fra rodfrugter, f.eks. kartofler.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til udvinding af stivelse af cellevæv fra rodfrugter, f.eks. kartofler, hvor udgangsmaterialet efter vask bliver sønderrevet,og den revne masse i et fortrin ved hjælp af en centrifuge befries for størstedelen af plantesaften,og den i det væsentlige af stivelse og plantecellevæv bestående blandede fraktion efter tilsætning af vaskevand opdeles i en stivelsessuspension og en plantefibrene medbringende vandig fase. Denne udvaskning af plantefibrene foretages i flere efter hinanden følgende trin.

Til denne adskillelses- og udvaskningsproces har der i årtier været anvendt sigter. Centrifuger har derimod ikke hidtil været anvendt ved denne proces, idet der alt efter centrifugetromlens ydeevne vil forekomme for meget plantefiber og koagu- 2 1A2956 leret protein i stivelsen,eller for megen stivelse vil gå tabt med plantefibrene- En af årsagerne hertil er, at en større partikel af et stof med mindre vægtfylde vil have samme aflejringshastighed som en mindre partikel af et stof med større vægtfylde. En adskillelse af sådanne partikler er ikke mulig ved hjælp af en centrifuge. En anden årsag er, at partikler med forskellig vægtfylde, som plantefibrene og stivelsen, ikke foreligger som fuldstændigt frie, af hinanden uafhængige komponenter. De fra riveren kommende og for-afvandede vævsdele indeholder delvis endnu stivelseskorn, således at de vil være specifikt tungere end det rene plantefiberstof. Som følge af den ringe vægtfylde-forskel vil adskillelsen af de belastede fibre fra stivelsen være meget vanskelig at gennemføre i en centrifugetromle.

Som bekendt er aflejringshastigheden af en suspenderet partikel lineært proportional med vægtfyldeforskellen mellem det faste stof og bærevæsken og proportional med kvadratet på partikeldiameteren. At aflejringshastigheden yderligere er afhængig af partiklens afstand fra omdrejningsaksen, tromlens vinkelhastighed og bærevæskens viskositet kan her lades ude af betragtning.

I forbindelse med den foreliggende opfindelse er kun vægtfyldeforskellen og partikelstørrelsen af interesse.

Aflejringshastigheden og den af tromlens konstruktion givne aflejrings-vejlængde bestemmer den tid, som en partikel af bestemt størrelse i en given suspension bruger til at tilbagelægge denne vejlængde. Ud fra denne tid som partiklens mindste opholdstid i tromlen og af tromlens rumindhold kan den maksimale ydeevne beregnes.

Indeholder en væske kun partikler af samme stof men med diametre, der spænder over et bredt område,vil ved en bestemt ydeevne de grovere partikler udskilles ned til en finhed, hvor opholdstiden netop rækker for tilbagelægning af aflejringsvejlængden. De finere partikler medrives af bærevæsken og forlader tromlen sammen med denne. Ville man eksempelvis også udskille partikler med ti gange mindre diameter, måtte man som følge af aflejringshastighedens kvadratiske afhængighed af partikeldiameteren forlænge centrifugeringsvæskens opholdstid i tromlen ca. 100 gange, dvs. at ydeevnen bliver nedsat til 1/100. Man vil altså ved ændring af ydeevnen påvirke udskillelsesgraden.

3 U2956

Indeholder en væske to slags faste stoffer med forskellig vægtfylde, men samme størrelsesfordeling, vil de grovere partikler af den tungere komponent aflejres hurtigst og kan udvindes i ren tilstand. De mindre partikler af komponenten med den store vægtfylde vil svare til grovere partikler af komponenten med den mindre vægtfylde, der har samme aflejringshastighed, og de vil derfor ikke kunne skilles fra hinanden i en centrifugetromle.

Alt efter tromlens ydeevne kan denne blandede fraktion udtages af tromlen sammen med de grovere partikler med større vægtfylde eller sammen med bærevæsken. De kan også opdeles i et ønsket forhold på de to udløb.

Med hensyn til stivelsesudvinding af rodfrugters cellevæv må det bemærkes, at de i vand suspenderede fibre og stivelseskorn ikke har samme størrelsesfordeling, således at der ved centrifugering af den fra fortrinnet kommende og med vaskevand fortyndede revne masse i særlig grad vil opstå de ovennævnte ulemper, at der enten kommer for mange fibre og koaguleret protein i stivelsen, eller at for megen stivelse går tabt sammen med fibrene.

Som følge af denne tilsyneladende uløselige opgave har man i stivelses-udvindingsanlægs udvaskningsdel fastholdt anvendelsen af sigter, der som bekendt er uafhængig af vægtfylde og udelukkende fraktionerer efter partikelstørrelse, hvorved størrelsesgrænsen for kornene bestemmes af maskevidden. Denne er for den første sigte dimensioneret således, at de største stivelseskorn kan passere,og de grovere fibre bliver tilbageholdt. Finere fibre og koaguleret protein går igennem sigtemaskerne og må adskilles fra stivelsen ved centrifugering. Såfremt de gennem sigtemaskerne passerende fibre endnu indeholder stivelse, vil dennes udskillelse af de ovennævnte grunde være meget vanskelig.

I de i den første sigte tilbageholdte grovere fibre vil der under alle omstændigheder stadig være indesluttet stivelse. De bliver derfor underkastet en efter-sønderdeling ved hjælp af en anden river og derpå under tilsætning af vaskevand udvasket på endnu en sigte.En yderligere sønderdeling finder ikke sted.

Også fra den anden og en eventuelt tredie sigte vil finere 4 142956 fibre og koaguleret protein følge med i stivelsen, medens på den anden side de af den sidste sigte tilbageholdte grovere fibre endnu kan indeholde stivelse, hvorved udbyttet formindskes.

Sigter har endvidere den ulempe, at sigtemaskerne efterhånden tilstoppes af koaguleret æggehvide, så at der kræves en hyppig rensning.

Til undgåelse af denne ulempe og til forøgelse af stivelsesudbyttet anvendes som regel sigter med større masker, hvilket har den ulempe, at mere fibermateriale og koaguleret protein vil følge med stivelsen, hvilket vanskeliggør rensningen af stivelsessuspensionen i anlæggets raffineringsdel.

Det er opfindelsens formål at angive en ny fremgangsmåde, som muliggør anvendelse af centrifuger i anlæggets udvaskningsdel, og hvorved der opnås et større udbytte, ligesom mængden af fibre og koaguleret protein, der med stivelsessuspensionen når frem til anlæggets raffineringsdel, er væsentligt reduceret, således at omkostningerne ved efterrensning formindskes,og slutproduktets kvalitet forbedres.

Man går endvidere ud fra, at de finere stivelseskorn og fibrene bedre kan skilles fra hinanden, når fibrenes belastning af indesluttede stivelseskorn imødegås, og når alle partikler så vidt muligt har samme størrelse.

Det har vist sig, at man kan opnå forudsætningen for anvendelse af centrifuger i stivelses-udvindingsanlæggets udvaskningsdel derved,at man underkaster den af fibre og stivelseskorn blandede fraktion en homogeniserende påvirkning, dvs. at man gør det gods, der skal behandles5centrifugerings-egnet.

Ved homogeniseringen bliver cellevævet sønderdelt finere, og stivelsen praktisk taget fuldstændigt frigivet. På denne måde ophæves fibrenes belastning med indesluttet stivelse, således at stivelse og fibre vil foreligge som af hinanden uafhængige komponenter. Endvidere bliver ved homogeniseringen den normalt foreliggende væsentlige forskel i partikelstørrelsen væsentligt formindsket. Da vægtfyldeforskellen mellem stivelse og fibre er relativt stor, vil der herefter kunne opnås en god adskillelse i 5 142956 en centrifugetromle.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved at gå frem på den i kravets kendetegnende del angivne måde. ,

Ved anvendelse af en grovere river er det hensigtsmæssigt at underkaste den samlede revne masse den homogeniserende behandling, medens det ved anvendelse af en finere river er fordelagtigt først at udskille de grovere stivelseskorn i en første udvaskningscentrifuge med tilsvarende højt indstillet ydeevne og kun at homogenisere blandingen, der indeholder de finere stivelseskorn og fibrene. På denne måde kan allerede mere end 501 af den samlede stivelsesmængde udvindes i relativt ren tilstand.

Adskillelsen af stivelse og fibre i en centrifugetromle forudsætter stedse en forudgående tilføring af vaskevand. Da der imidlertid findes homogenisatorer for såvel tyndt- som tyktflydende medier, må vaskevandet tilsættes enten før eller efter homogeni-satoren. Der fremkommer herved forskellige variationer i fremgangsmådens udførelse beroende på arten af den anvendte river og den anvendte homogenisator.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved tre udførelsesformer under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser skematisk,homogenisering af den fra forbehandlingstrinnet kommende og den samlede stivelsesmængde indeholdende blandede fraktion, fig. 2, skematisk, forudskillelse af de grovere stivelseskorn i en første vaskecentrifuge og homogenisering af den fra centrifugen kommende vandige fraktion, der indeholder de finere stivelseskorn og fibrene, og fig. 3 fremgangsmåden ifølge fig. 2, med en forud for homogeniseringen foretaget udskillelse af det de opløste proteiner og de finere fibre indeholdende vand.

Ved den i fig. 1 viste fremgangsmåde bliver den fra en på tegningen ikke vist grovere river kommende revne masse gennem en ledning 1 tilført forbehandlingstrinnets centrifuge 2, hvori 6 142956 hovedparten af plantesaften adskilles fra de faste stoffer. Plantesaften bortledes gennem en ledning 3. Den i det væsentlige af stivelse og fibre bestående blandede fraktion føres gennem en ledning 4 til en homogenisator 5, der praktisk bevirker en fuldstændig oplukning af vævscellerne. Den for den efterfølgende adskillelse af stivelse og fibre i en vaskecentrifuge 6 nødvendige vandtilsætning foregår ved denne udførelsesform forud for homogeniseringen. Vaskevandet tilføres gennem ledninger 7 og 8. Alt efter homogenisatorens konstruktion kan vandtilførslen også foregå efter homogeniseringen, som antydet med den med punkterede linier viste ledning 8a.

Den homogeniserede blandede fraktion bliver i vaskecentrifugen 6 ved passende indstillet ydeevne opdelt i praktisk taget ren stivelsesemulsion og en vandig fase, der indeholder resterne af stivelsen og fibrene. Stivelsen bliver gennem en ledning 9 tilført anlæggets på tegningen ikke viste raffineringsdel. De tilbageblevne faste stoffer bliver endnu en gang udvasket, idet det brugte vaskevand afslynges, erstattes med nyt vaskevand,og stivelsen i en anden vaskecentrifuge skilles fra de øvrige faste stoffer.Den fra vaskecentrifugen 6 afledte vandige fase bliver til dette formål gennem en ledning 10 tilført udvaskningscentrifugen 11 til afslyng-ning af det brugte vaskevand, med hvilket også størstedelen af de opløste proteiner, en del af det uopløste protein og de finere fibre gennem en ledning 3a ledes bort fra anlægget.

Den koncentrerede blandede fraktion tilføres nyt vaskevand gennem en ledning 12,og blandingen føres gennem en ledning 13 til den anden udvaskningscentrifuge 14, der skiller den tilbageblevne stivelse fra de øvrige faste stoffer. Stivelsessuspensionen bliver gennem en ledning 15 tilført anlæggets raffineringsdel, og den de øvrige faste stoffer indeholdende vandige fase ledes bort gennem en ledning 16. Til dette andet udvaskningstrin kan der om fornødent tilsluttes et tredie.

Ved den i fig. 2 viste udførelsesform bliver den fra en finere river kommende og forud afvandede blandede fraktion efter tilføring af vaskevand først tilført en vaskecentrifuge 17, der ved passende indstillet ydeevne udskiller de grovere stivelseskorn i relativt ren tilstand. Stivelsessuspensionen bliver gennem ledningen 9 atter tilført anlæggets raffineringsdel, medens den vandige fase, der kun

7 U295G

indeholder den finere stivelse og fibrene, uden forudgående udskiftning af vaskevandet gennem en ledning 18 tilføres homogeni-satoren 5. Den homogeniserede blanding føres gennem en ledning 19 til en anden udvaskningscentrifuge 20, fra hvilken den afgående stivelsessuspension gennem ledningen 15 tilføres anlæggets raffineringsdel, og den de øvrige faste stoffer indeholdende vandige fase bortledes gennem ledningen 16. Også her kan der til det andet centrifugeringstrin være tilsluttet endnu et udvaskningstrin.

Den i fig. 3 viste udførelsesform svarer i princippet til den i fig. 2 viste med den forskel, at anlægget omfatter tre vaskecentrifuger 17,21 og 22, og at det brugte vaskevand foran begge sidstnævnte bortslynges i centrifuger 23 og 24 og erstattes af nyt gennem ledningerne 25 eller 25a og 26 tilført. Det brugte vaskevand bliver fra centrifugen 23 bortledet gennem ledningen 3a og fra centrifugen 24 gennem ledningen 3b, Fra den sidste vaskecentrifuge 22 føres stivelsessuspensionen gennem en ledning 27 til anlæggets raffineringsdel,og vaskevandet med de øvrige faste stoffer ledes gennem ledningen 16 bort fra anlægget.

Den i alle udførelsesformer viste vaskevandsledning 7 kan være en friskvandsledning. Vaskevandet kan imidlertid også på i og for sig kendt måde føres gennem anlægget i modstrøm.

Den foreliggende opfindelse omfatter ikke fremstilling af stivelse til anvendelse som næringsmiddel, men alene til industriel anvendelse.