FI66646C - Foerfarande foer tillvaratagande av staerkelse fraon staerkelsehaltiga materialer - Google Patents

Description

! 66646

Menetelmä tärkkelyslietteiden talteenottamiseksi tärkkelyspitoisista aineista Tämä keksintö koskee tärkkelyspitoisten aineiden 5 märkäjauhatusta. Keksinnössä kuvataan maissin märkäjauha tus, mutta sitä voidaan myös soveltaa muihin märkäjauha-tusprosesseihin, esim. sellaisiin, joissa maissin fraktioista, vehnästä, perunoista ym. otetaan talteen tärkkelys ja/tai proteiini.

10 Konventionaalinen maissin märkäjauhatusmenetelmä voidaan jakaa neljään vaiheeseen: i) Maissi lietetään veteen olosuhteissa, joissa jyvät pehmenevät, ja tuloksena saatu laimea uutosvesi erotetaan pehmenneistä jyvistä. Tyypillisesti saadaan 0,3-1 m^ tai enem- 15 män laimeaa uutosvettä tonnia kohti jauhettua maissia.

ii) Pehmenneet jyvät märkäjauhetaan ja erotetut sivutuotteet, alkiot, kuidut ja gluteeni otetaan talteen vesipitoisina massoina, jotka sisältävät keskimäärin 30-50 pai-no-% kuiva-ainetta.

20 iii) Märkäjauhatuksesta tuleva tärkkelysliete pestään tavallisesti useammassa vaiheessa vastavirtapesulla, mikä vähentää liuenneiden ja liukenemattomien epäpuhtauksien määrää haluttuihin arvoihin asti. Tässä pesuprosessissa käv- 3 tetään tyypillisesti 1-2 m tai enemmän vettä tonnia kohti 25 jauhettua maissia.

iv) Saadusta tärkkelyslietteestä voidaan vaihtoehtoisesti, riippuen sen käyttötarkoituksesta, poistaa vesi, missä tapauksessa vesi kierrätetään pesuvaiheeseen iii).

Tavallisesti vesi virtaa prosessissa vastavirtaan 30 tärkkelystä vastaan. Tuorevesi tulee prosessiin viimeisessä pesuvaiheessa iii) ja kulkee järjestyksessä eri pe-suvaiheiden kautta ensimmäiseen vaiheeseen. Vaiheessa iii) käytetty vesi menee märkäjauhatukseen ii). Vesi märkäjau-hatuksesta ii) menee liotusvaiheeseen i) ja vihdoin pois-35 tuu systeemistä laihana uutosvetenä. Veden kuiva-ainepitoisuus kasvaa sen kulkiessa jokaisen vaiheen lävitse ja saa- 2 66646 vuttaa tyypillisesti tason 80-110 g/1 laihassa uutosvedessä. Suurin osa tai kaikki laiha uutosvesi käsitellään tyypillisesti haihduttamalla, jotta saataisiin talteen kuiva-aine, joka on arvokasta erilaisiin käyttötarkoituksiin, esim.

5 eläinten rehuna.

Eräs tekijöistä, joka määrää tärkkelystuotteen puhtauden, on pesuvaiheessa iii) käytetty vesimäärä. Annetussa puhtausasteessa on mahdollista jossakin määrin vähentää käytettyä pesuveden määrää lisäämällä pesuvaiheiden luku-10 määrää. Kuitenkaan tälläkään tavalla ei ole mahdollista saada hyvin puhdistettua tärkkelystä ilman suuria, pesuun käytettäviä vesimääriä, jotka ylittävät aikaisempien vaiheiden (uutos ja jauhatus) tarvitsemat vesimäärät.

Vaihtoehtoisia menetelmiä tärkkelyksen ja muiden 15 tuotteiden talteenottamiseksi maissista ja muista tärkkelyspitoisista raaka-aineista on ehdotettu; esim. US-patent-tijulkaisut 4 171 384 ja 4 181 748 käsittelevät vehnän ja maissin kuiva-märkäjauhatusprosesseja, joissa raaka-aineet ensin kuiva jauhetaan, pääosa kuiduista ja alkioista pois-20 tetaan ja ydin märkäjauhetaan. Tällaiset systeemit käyttävät vähemmän vettä kuin märkäjauhatus ja tämän vuoksi tekevät tärkkelyksen pesun kriittisemmäksi.

Jokainen pesuvaiheeseen lisätty kilo tuorevettä tulee lisäkiloksi laihaa uutosvettä, joka on haihdutettava 25 tai muutoin käsiteltävä. Tämän keksinnön tavoitteena on prosessi, joka mahdollistaa suuremman vesimäärän käyttämisen pesuvaiheessa ilman, että laihan uutosveden määrä vastaavasti nousee, tai kääntäen, joka vähentää laihan uutosveden määrää ilman, että tärkkelyksen pesuun käytetyn ve-30 den määrää tarvitsee vastaavasti vähentää.

Konventionaaliset märkäprosessit sovellettuina muille materiaaleille kuin kokonaisille jyville, esim. perunoille tai vehnäjauholle, eivät käytä uutosvaihetta sellaisenaan, mutta kaikissa käytetään lopullisia tärkkelyk-35 sen pesuvaiheita sekä myös esikäsittelyjä vedellä, kuten liotusta, liettämistä tai vesikäsittelyä.

3 66646

Keksinnön kohteena on menetelmä tärkkelyslietteen talteenottamiseksi tärkkelystä sisältävästä materiaalista käsittäen seuraavat vaiheet: i) vesilietteen muodostaminen hienonnetusta tärkkelystä 5 sisältävästä aineesta ii) tärkkelyspitoisen fraktion erottaminen suurimmasta osasta jäljellejääneitä lietekomponentteja ja iii) tärkkelyspitoisen fraktion pesu vähintään yhdessä vaiheessa ja tärkkelystuotteen talteenotto lietteenä 10 halutussa puhtaudessa, tuoreveden tullessa prosessiin vaiheessa iii) ja veden vaiheissa i) ja ii) ollessa peräisin vaiheessa iii) käytetystä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että ainakin osa prosesissa käytetystä vedestä erotetaan 15 kahdeksi fraktioksi, joista ensimmäisessä fraktiossa sekä liuenneen aineen että liukenemattoman aineen pitoisuus on alhaisempi kuin toisessa fraktiossa, ja ensimmäistä fraktiota kierrätetään prosessissa ja käytetään uudelleen tuoreveden kanssa parantamaan tärkkelyksen puhtautta pesu-20 vaiheessa iii).

Kun tärkkelyspitoinen aine on maissi, ensimmäiset kaksi menetelmävaihetta käsittävät tyypillisesti i) liotuksen ja ii) märkäjauhatuksen. Kun tärkkelyspitoinen aine on vehnä, kaksi ensimmäistä vaihetta yhdessä käsittävät 25 jauhatuksen, liettämisen ja gluteenin erotuksen. Kun tärkkelyspitoinen aine on peruna, ensimmäiset kaksi vaihetta käsittävät jauhatuksen ja mehun sekä kuidun erotuksen. Seuraava kuvaus koskee lähinnä maissin käsittelyä.

Keksinnön mukainen erotus voidaan suorittaa vedelle, 30 joka jättää pesuvaiheen iii) ja menee vaiheeseen ii), ts. märkäjauhatusvaiheeseen, silloin kun käsittelyä sovelletaan maissiin. Vaihtoehtoisesti se voidaan suorittaa vedelle vaiheiden i) ja ii) välissä tai vedelle kahden pesuvaiheen välissä pesuvaiheessa iii) kun käytetään monivai-35 hepesua. Keksinnön mukaisesti erotetaan ensimmäinen fraktio, jonka kuiva-ainepitoisuus on alhainen, ja joka frak- 4 66646 tio kierrätetään vaiheeseen iii) tai mieluiten tämän viimeiseen vaiheeseen, kun monivaihepesua käytetään, ja toinen fraktio, jonka kuiva-ainepitoisuus on korkeampi, ja joka fraktio johdetaan aikaisempaan vaiheeseen, esim. pro-5 sessin seuraavaan ylävirran vaiheeseen ts. märkäjauhatus-vaiheeseen ii), kun erotus suoritetaan vedelle, jota käytetään pesuvaiheessa iii).

Eräässä erityisen edullisessa keksinnön sovellutuksessa keksinnön mukainen erotus voidaan suorittaa vedel-10 le, joka sisältää gluteenisuspensiota, joka on saatu ensimmäisessä gluteenin ja tärkkelyksen erotusvaiheessa.

Kuten seuraavassa tarkemmin selostetaan, suorittamalla erotus tässä vaiheessa voidaan ensimmäinen gluteenin ja tärkkelyksen erotus ja tärkkelyksen pesu suorittaa huo-15 mattavasti suuremmassa laimennuksessa ja tästä johtuen tehokkaammin kuin aikaisemmin on ollut taloudellisesti mahdollista.

Erotuksessa tulee väkevöidä sekä liukoinen että liukenematon aine yhdeksi fraktioksi ja konventionaali-20 nen suodatus ja linkous eivät sen vuoksi ole mahdollisia. Voi olla mahdollista suorittaa haluttu erotus ultrasuoda-tuksella tai kaksivaiheisella prosessilla, kuten linkoamalla ja käyttäen aktivoituja adsorbenttejä. Kuitenkin edullisin erotustekniikka on käänteisosmoosi. Käyttämällä 25 tätä tekniikka voidaan erottaa suoraan tärkkelyksen pesuvedestä, joka sisältää liukoista proteiinia 1000 ppm tai enemmän typpenä, kaksi fraktiota, joista ensimmäinen sisältää liuennutta proteiinia vähemmän kuin 10 ppm typpenä, ja sopii kierrettäväksi tärkkelyksen pesun jälkivai-30 heeseen.

Käänteisosmoositekniikassa puhdistettava liuos saatetaan kontaktiin puoliläpäisevän kalvon läpi puhtaan liuottimen kanssa, (esim. veden) jolloin paine-ero kalvon läpi on suurempi kuin liuoksen osmoottinen paine. Tyypil-35 lisesti käytetään paine-eroja 20-100 at. Koska liuos tässä tapauksessa sisältää liukenemattomia ja liuenneita ai- 5 66646 neita, on huokosten tukkeutumisen estämiseksi tai viivyttämiseksi suositeltavaa ylläpitää virtaus puoliläpäisevän kalvon lävitse. Sopivassa järjestelyssä nestettä johdetaan jatkuvasti syklisenä virtauksena puoliläpäisevästä kalvoma-5 teriaalista valmistetun putken lävitse. Erotettavaa liuosta lisätään kiertävän liuoksen fraktioihin. Ensimmäinen fraktio otetaan talteen puoliläpäisevän kalvon lävitse, ja toinen fraktio otetaan talteen kiertonesteestä. Käänteisosmoo-sitekniikka nesteillä, jotka sisältävät liukenemattomia ja 10 liuenneita aineita, tunnetaan, eikä sitä lähemmin kuvata tässä.

Tuotteena olevan tärkkelyslietteen haluttu puhtaus riippuu sen aiotusta lopullisesta käytöstä. Tyypilliset spesifikaatiot edellyttävät kuivatuotteen typpipitoisuut-15 ta (liukoisen proteiinin mittana) alle jonkin luvun alueella 10-1000 ppm. Käänteisosmoosilla erotetun ensimmäisen vesifraktion typpipitoisuus ei saisi paljoa ylittää tätä lukua, jotta tällainen vesi tärkkelyksen pesussa mieluummin parantaa kuin huonontaa tärkkelyksen puhtautta.

20 Tässä viitataan oheisiin piirroksiin joissa, kuvio 1 on vesitasediagrammi esimerkkinä olevasta konventionaalisesta prosessista ilmaistuna tonneina päivässä tuotannolla 1000 t maissia päivässä.

Kuvio 2 on vesitasediagrammi vastaavalla tuotannol-25 la esimerkkinä olevasta prosessista tämän keksinnön mukaisesti .

Kuvio 3 on vesitasediagrammi esimerkkinä olevasta toisesta prosessista tämän keksinnön mukaan esitettynä tonneina päivässä tuotannolla 1000 t maissia päivässä.

30 Kuvio 4 on diagrammi, joka esittää yksityiskohtai semmin ainetaseen ensimmäisten erotus- ja pesuvaiheiden osalta samankaltaisessa systeemissä kuin kuvio 3.

Kuviot 5 ja 6 liittyvät perunoihin.

Kuvio 5 on ainetasediagrammi esimerkkinä olevasta 35 konventionaalisesta prosessista ilmoitettuna tonneina päivässä tuotannolla 1000 t perunoita päivässä ja 6 66646 kuvio 6 on ainetasediagrammi vastaavilla perusteilla esimerkkiprosessista tämän keksinnön mukaan.

Kuvio 7 on prosessidiagrammi sovellettuna vehnään.

Viitaten nyt kuvioon 1, kolme vaihetta konventionaa-5 lisessa prosessissa, nimittäin liotus, jauhatus ja pesu esitetään erillisinä laatikoina. Vesi tulee systeemiin kahdessa pisteessä: 150 tonnia päivässä liotusvaiheeseen i) maissin normaalina kosteutena ja 1572 tonnin päivässä tuorevetenä viimeiseen pesuvaiheeseen iii). Tämä vesi jät-10 tää systeemin seuraavasti: 841 tonnin päivässä tärkkelys-lietteenä, 317 tonnia päivässä alkioiden, kuitujen ja gluteenin mukana, jotka erotetaan tärkkelyksestä ja toisistaan jauhatusvaiheessa ii) sekä 564 t päivässä laihana uu-tosvetenä. Jos vesimäärät, jotka poistetaan tärkkelyksen, 15 gluteeinin, kuitujen ja alkioiden kanssa, pidetään vakiona, niin lisäys tuoreveden käytössä johtaa lisäykseen laihan uutosveden määrässä.

Viitaten nyt kuvioon 2 tämän keksinnön prosessi eroaa konventionaalisesta prosessista siten, että vesi joka 20 tulee pesuvaiheesta iii) jauhatusvaiheeseen ii), jaetaan kahteen virtaan, joista toinen jaetaan käänteisosmoosilla ensimmäiseksi ja toiseksi fraktioksi, molemmat määrältään 284 t päivässä. Ensimmäinen fraktio kierrätetään ja sekoitetaan tuorevesilisäyksen kanssa johdettavaksi viimei-25 seen pesuvaiheeseen iii). Toinen fraktio johdetaan jään-nösveden kanssa vaiheesta iii) jauhatusvaiheeseen ii).

Täten, vaikka käytetty kokonaisvesimäärä vaiheessa iii) pysyy samana 1572 t päivässä, lisätty tuorevesimäärä on vähentynyt verrattuna konventionaalisessa prosessissa 30 käytettyyn 284 t päivässä 1288 tonniin päivässä.

Samalla tavoin vesimäärä, joka poistetaan systeemistä laihana uutosvetenä, vähentyy 564 tonnista päivässä konventionaalisessa prosessissa kuvion 1 mukaan, 280 tonniin päivässä.

35 Tämän keksinnön prosessissa esitettynä kuviossa 2 pienehkö erä liukoisesta materiaalista erotetaan laihaan 7 66646 uutosveteen ja suhteellisesti suurempi erä alkioiden, kuidun ja gluteenifraktioiden mukana. Jos enemmän vettä olisi kulkenut erotusvaiheen läpi (kuvio 2) ja kierrätetty, tämä muutos liukoisen aineen sijainnissa olisi ollut sel-5 vempi. Eri syistä saattaa olla toivottua, että huomattava osa liukoisesta aineesta otetaan talteen laihan uutosveden mukana mieluummin kuin alkio-, kuitu- ja gluteenifraktioiden mukana. Tämä seikka voi määrätä, mikä osuus vesivirrasta pesuvaiheesta iii) jauhatusvaiheeseen ii) tulee käsitellä 10 käänteisosmoosilla.

Erotusvaihe kuviossa 2 esitetään siten, että 568 t vettä jaetaan ensimmäiseen ja toiseen fraktioon, jotka ovat yhtä suuret. Ei kuitenkaan ole mitään syytä miksi kahden fraktion määräosuudet eivät voisi olla eri suuruiset; 15 kahden fraktion osuudet määräytyvät parhaiten käytetyn käänteisosmoositekniikan mukaan, eivätkä ne ole keksinnön kannalta kriittiset.

Erotus on osoitettu suoritettavan vedelle, joka kulkee pesuvaiheiden iii) ja jauhatusvaiheen ii) välillä.

20 Kuitenkin, erotusvaihe voitaisiin suorittaa vedelle kahden monivaihepesuvaiheen välissä iii) tai vedelle, joka kulkee jauhatusvaiheesta ii) liotusvaiheeseen i) tai mille hyvänsä vaiheiden i) tai ii) virralle.

Kuten on osoitettu, tämän keksinnön prosessi mah-25 dollistaa laihan uutosveden määrän pienentämisen ilman, että huononnetaan tuotteena olevan tärkkelyksen laatua; tämä saavutetaan kuitenkin ylimääräisen operaation kustannuksella, nimittäin erottamalla vesi kahdeksi fraktioksi. Kuitenkin prosessin energia säästöt voivat olla hyvin huo-30 mättävät. Tyypillinen tehokas haihdutusprosessi laihalle uutosvedelle voi vaatia 240 kWh tonnia kohti haihdutettua vettä. Sitä vastoin energia, joka tarvitaan erottamaan 2 m3 pesuvettä käänteisosmoosilla kahdeksi 1 m3 fraktioksi, on tyypillisesti 8 kWh.

35 Kuviossa 3 kolme konventionaalisen prosessin vaihet ta, nimittäin liotus, jauhatus ja pesu on esitetty erilli- 8 66646 sinä vaiheina. Kuitenkin tämä diagrammi eroaa kuvioista 1 ja 2 siinä, että alustava gluteenin erottaminen tärkkelyksestä esitetään "Alustava erotus/pesu" laatikossa mieluummin kuin "Jauhatus" laatikossa.

5 Vesi tulee systeemiin kahdessa pisteessä: 150 ton nia päivässä liotusvaiheeseen i) normaalina maissin kosteutena ja 1288 tonnia päivässä tuorevetenä viimeiseen pe-suvaiheeseen iii). Tämä vesi jättää systeemin seuraavasti: 841 t päivässä tärkkelyslietteenä; 317 tonnia päivässä al-10 kioiden (68 t) kuidun (179 t) ja gluteenin (70 t) kanssa ja 280 t päivässä laihana uutosvetenä.

Luvut edellisessä kappaleessa ovat samat kuin kuvion 2 systeemissä. Huomattavin ero näiden kahden systeemin välillä on vesimäärä, joka kierrätetään käänteisos-15 moosista pesuvaiheeseen iii).

Kuviossa 3, 1712 t päivässä permeaattia kierrätetään, jolloin kokonaispesuvesimääräksi tulee 3000 t päivässä. Primäärierotus ja pesuvaihe iii) suoritetaan näin ollen suuressa laimennuksessa.

20 Kuvio 4 on ainetasediagrammi primäärierotuksesta ja tärkkelyksen pesuvaiheista kuvion 3 kaltaisessa systeemissä. Systeemi käsittää kaksi primäärierotusvaihetta Pl ja ?2' joissa molemmissa on hydrokloniryhmät, jotka yhdessä aikaansaavat gluteenin ylivuotolietteen ja tärk-25 kelyksen alivuotolietteen erotuksen, ja seitsemän tärkkelyksen pesuvaihetta W^-W^, joista vain ja on yksinkertaisuuden vuoksi esitetty, ja joista jokainen käsittää hydrokloniryhmän.

Jauhettu tärkkelys tulee systeemiin virtauksella 30 172 m3/h väkevyydessä 8°Be (160 g/1); se sisältää 7,6 3 paino-% proteiinia sekä 4,2 m vettä tonnia kohti maissia ja menee ensimmäiseen ja toiseen erotusvyöhykkeeseen P^ ja P-. Tärkkelys saadaan alivuotona ensimmäisestä primää- * 3 rierotusvyöhykkeestä P^ käsittäen 411 m /h lietettä väke- 35 vyydessä 190 g/1 (noin 10°Be) mukana 9,8 m^ vettä tonnia kohti maissia (suhde alivuoto/syöttö vaiheessa P^ on 0,40) 9 66646 ja johdetaan ensimmäiseen pesuvaiheeseen . Alivuoto jokaisesta pesuvaiheesta Wn menee seuraavaan suurempaan pesuvaiheeseen Wn+^. Ylävirta jokaisesta pesuvaiheesta menee seuraavaan alempaan pesuvaiheeseen wn_^· Tärkkelys-5 tuote saadaan talteen pesuvaiheen 7 alavirtana 56,5 m^/h. Lietteen konsentraatio on 485 g/1 (23°Be), ja se sisältää 0,3 % liukenematonta proteiinia ja 0,010 % liukoista proteiinia.

3

Gluteeni talteenotetaan ylävirtana 246,5 m /h toi-10 sesta primäärierotusvaiheesta P2. Liete sisältää 12 g/1 . 3 liukenematonta ainetta, josta 72 % on proteiinia ja 5,95 m vettä tonnia kohti maissia. 143 t/h tästä virtauksesta menee käänteisosmoosivaiheeseen RO, jossa se erotetaan tilavuudeltaan yhtäsuuriksi ensimmäiseksi ja toiseksi frak-15 tioksi. Ensimmäinen fraktio, joka sisältää verraten vähän liukoisia ja liukenemattomia aineita, kierrätetään tärkkelyksen pesuvaiheeseen . Toinen fraktio, joka sisältää verraten paljon liukoisia ja liukenemattomia aineita, yhdistetään loppuosaan gluteenilietettä ja johdetaan glutee-20 nikonsentraattoriin.

Tuorevesi tulee systeemiin virtauksella 53,5 m^/h 3 (vastaten 1,288 m tonnia kohti jauhettua maissia). Se 3 sekoitetaan 71,5 m /h vesivirran kanssa, joka on ensimmäinen fraktio käänteisosmoosivaiheesta, ja yhdistetty vir-25 ta sekoitetaan tärkkelyksen kanssa pesuvaiheessa .

Ensimmäinen fraktio käänteisosmoosivaiheesta on esitetty tulemassa viimeiseen pesuvaiheeseen . Kuitenkin se olisi vaihtoehtoisesti voitu johtaa välillä oleviin pesuvaiheisiin, kuten Wg tai W,.. Tämä voi olla suo-30 tavaa, jos ensimmäisen fraktion typpipitoisuus on hieman korkeampi kuin lopullisen tärkkelyslietteen haluttu typpipitoisuus. Käänteisosmoosivaihe voidaan suunnitella tuottamaan ensimmäinen fraktio (permeaatti) puhtaudeltaan sellaiseksi, että sitä voidaan käyttää halutussa tärkke-35 lyksen pesuvaiheessa.

10 66646

Jokaisen ylävirran ja alavirran suuruus ja virtaus-suunta on osoitettu diagrammissa.

Kuvioissa 3 ja 4 kuvatun keksinnön toteutuksella on lukuisia etuja konventionaaliseen maissin märkäjauhatuk-5 seen verrattuna. Nämä ovat: A. Keksinnössä voidaan käyttää hydrokloneja mieluummin kuin linkoja primäärierotus- ja pesuvaiheissa. Investointikustannukset ovat siten pienemmät, koska hydroklonit ovat halvempia kuin lingot.

10 Hydroklonien käyttö primäärierotuksessa ja tärkke- lyksenpesussa ei ole uutta. Hakijan US-patenttijulkaisussa 4 144 087 on esitetty menetelmä jauhetun tärkkelyksen erottamiseksi tärkkelyspitoiseksi ja proteiinipitoiseksi virraksi; menetelmälle on tunnusomaista erityisten vaihe-15 sarjojen käyttö kontrolloiduissa olosuhteissa ja vähintään kaksi proteiinin erotusvaihetta ja lukuisia tärkkelyksen pesuvaiheita. Menetelmän etu on, että käytetään hydrokloneja kalliimpien linkojen sijasta. Prosessilla on mahdollista saada samalla kertaa gluteenia, jonka proteiinipitoi-20 suus on hyvä, ja hyväksyttävän puhdasta tärkkelystä.

Esillä olevalla keksinnöllä saadaan samat edut, nimittäin gluteenin hyvä proteiinipitoisuus ja tärkkelyksen hyväksyttävä puhtaus joustavammalla tavalla ja käyttöolosuhteiden suuremmalla vaihtelumahdollisuudella kuin aikai-25 semmin.

B. Esillä olevan keksinnön ja konventionaalisen märkäjauhatusprosessin suora energiakustannusvertailu on vaikea, koska käytetään monia erilaisia operaatioita. Jos ei oteta huomioon haihdutettavan laihan uutosveden pienem- 30 pää tilavuutta, niin energiakustannukset esillä olevassa keksinnössä ovat suunnilleen yhtäsuuret tai mieluiten pienemmät kuin konventionaalisen märkäjauhatusprosessin energiakustannukset tuotteen puhtausasteen ollessa sama.

C. Gluteenia voidaan käyttää eläinten rehuksi, mutta 35 sen puhtauden ollessa yli noin 70 % sitä voidaan myös käyttää teollisiin tarkoituksiin tai ravintotuotteisiin, jolloin 11 66646 siitä saatu hinta on hyvä. Konventionaalinen märkäjauhatus-prosessi tuottaa tyypillisesti gluteenia, jonka puhtausaste on 68-70 %.

Tärkkelystuotteen laatu riippuu suuresti sen liukoi-5 sen ja liukenemattoman proteiinin pitoisuudesta. Riippuen aiotusta käytöstä tärkkelyksen vaaditaan tyypillisesti sisältävän vähemmän kuin 0,4 % liukenematonta proteiinia ja vähemmän kuin 0,02 % liukoista proteiinia.

Tiedetään, että jos tiettyä systeemiä modifioidaan 10 gluteenin puhtauden parantamiseksi, sivuvaikutuksena on tärkkelyksen liukenemattoman proteiininpitoisuuden lisääntyminen. Systeemi, joka on esitetty kuviossa 4 on merkittävä siinä, että sillä saavutetaan samalla kertaa sekä korkea gluteenin puhtausaste 72 % että tärkkelys, jossa liuen-15 neen ja liukenemattoman proteiinin pitoisuus on alhainen (0,01 % ja 0,3 % vastaavasti).

D. Tiedetään, että samassa alavirran tiheydessä, mitä alhaisempi on syötön tiheys hydrokloneille, sitä korkeampi on kunkin vaiheen ylävirtaan menevän 1lukemattoman 20 proteiinin osuus. Sellaisissa systeemeissä, joita esittävät kuviot 3 ja 4, syötön tiheys ensimmäiseen primääriero-tusvaiheeseen on tyypillisesti vähemmän kuin 8°Be, kun tyypillinen tiheys konventionaalisessa menetelmässä käytettäessä tässä vaiheessa jauhetun tärkkelyksen sakeutinta 25 on vähintäin 8°Be. Samoin sellaisissa systeemeissä, joita esittävät kuviot 3 ja 4 , syötön tiheys ensimmäiseen pesu-vaiheeseen on tyypillisesti vähemmän kuin tyypillinen tiheys konventionaalissa pesuoperaatiossa.

E. Tiedetään, että mitä suurempi pesuvesimäärä on 30 viimeisessä pesuvaiheessa, sitä enemmän liukenevien aineiden määrä vähenee alavirran tärkkelyksessä jokaisessa vaiheessa ja siis myös viimeisessä vaiheessa. Systeemeissä, joita esittävät kuviot 3 ja 4, viimeiseen pesuvaiheeseen lisätty pesuveden määrä on tyypillisesti suurempi kuin 35 pesuvesimäärä, jota käytetään konventionaalisissa märkä-jauhatuksessa.

12 6 66 4 6 F. Tiedetään, että mitä korkeampi ylävirta/syöttö tilavuussuhde on hydroklonissa, sitä suurempi on ylävirran mukana menevä liukenevien aineiden osuus jokaisessa hydroklo-nivaiheessa. Systeemeissä, joita esittävät kuviot 3 ja 4, 5 ylävirta/syöttö-tilavuussuhteet eri hydrokloneilla ovat tyypillisesti suurempia kuin vastaavat suhteet konventionaalisessa menetelmässä.

G. Konventionaalisessa maissin märkäjauhatuksessa pesuveden määrä on pidetty minimissä haihdutettavan laihan 10 uutosveden määrän minimoimiseksi. Tärkkelyksen asianmukaiseksi pesemiseksi ilman, että käytetään paljon vettä, on ollut välttämätöntä lisätä pesuvaiheiden lukumäärää yli 10-13 tai jopa 15. Tämä on kallista sekä laitteiston että tilantarpeen puolesta. Esillä olevassa keksinnössä käytetään 15 suuri määrä pesuvettä, jolloin hyvä puhtausaste saadaan jo 7:llä pesuvaiheella tai vieläkin vähemmällä riippuen gluteenin halutusta proteiinipitoisuudesta.

H. Konventionaalisessa maissin märkäjauhatuksessa on tavallista asettaa tehdastärkkelyskonsentraattori ylävirtaan 20 primäärisestä tärkkelys/gluteeni-erotuslaitoksesta tarkoituksella vähentää liukoisten aineiden kuormaa tärkkelyksen pe-suprosessissa ja täten minimoida tarvittavia tärkkelyksen pesuvaiheita.

Konventionaalisessa maissin märkäjauhatuksessa on 25 tavallista asettaa välikonsentraattori käsittelemään vettä, joka tulee ensimmäisestä pesuvaiheesta primääriseen tärkkelys/ gluteeni-erotusvaiheeseen jälkimmäisen tehokkuuden parantamiseksi .

Tehdastärkkelyksen konsentraattorin ja välikonsent- 30 raattorin varjopuoli on, että ne vaativat erillistä valvontaa. Keksinnön mukaisessa systeemissä ei tarvita tehdas-tärkkelyskonsentraattoreita eikä välikonsentraattoreita, ja systeemin asennus-, hoito- ja käyttökustannukset ovat vastaavasti halvempia.

35 I· Gluteenin talteenoton tehokkuus on sitä parempi mi tä alhaisempi on primäärisen tärkkelys/gluteeniseparaatto- 13 66646 rin syötön tiheys. Konventionaalisessa operaatiossa on mahdollista vähentää syötön tiheyttä ja täten parantaa gluteenin talteenottoa, mutta varjopuolena on, että tarvitaan suurempi gluteenikonsentraattori. Keksinnön mukaisissa sys-5 teemeissä, joissa käänteisosmoosilaitos on sijoitettu glu-teenikonsentraattoreiden suhteen ylävirtaan, saavutetaan tehokas gluteenin talteenotto ilman, että tarvitaan suuri gluteenikonsentraattori.

J. Kuten edellä on mainittu, eräs vaikutus käänteis-10 osmoosilla ja kierrätyksellä on, joka on luonteenomaista tälle keksinnölle , että laihan uutosveden määrä vähentyy. Tämän seurauksena pienempi osuus liukoisesta aineesta poistuu laihassa uutosvedessä jättäen suuremman osuuden poistettavaksi alkioiden, kuitujen ja gluteenin kanssa tai 15 tärkkelyksen epäpuhtaudeksi. Systeemissä, joka on esitetty kuviossa 2, tämä tärkkelyksen kontaminaatio voi asettaa rajan laihan uutosveden määrän vähentämiselle.

Sitä vastoin systeemit, jotka on esitetty kuvioissa 3 ja 4 varmistavat, että tärkkelys on hyvin pesty ja poista-20 vat tämän kontaminaatioriskin. Täten sellaisissa systeemeissä on mahdollista ja saattaa olla edullista kierrättää vähemmän vettä liotusvaiheeseen ja täten vähentää poistetun laihan uutosveden tilavuus nollaan.

K. Ensimmäinen vesifraktio, joka kierrätetään kään-2$ teisosmoosilaitokselta tärkkelyksen pesuvaiheisiin, voi suorittaa kolme tehtävää: a) vähentää laihan uutosveden määrää, b) vähentää syötön tiheyttä hydrokloneille ja täten parantaa tärkkelyksen erotustehokkuutta liukenemattomasta 30 proteiinista, c) lisää pesuveden kokonaistilavuutta ja täten parantaa tärkkelyksen erotustehokkuutta liukoisesta aineesta.

Tämän keksinnön systeemit ovat hyvin joustavia, sillä säätämällä virtauksia voidaan edistää tai vähentää mitä hy-35 vänsä ylläkuvatuista tehtävistä suhteessa toisiin.

14 6 664 6

Kuviossa 5 on konventionaalisen perunatärkkelysproses-sin vaiheet, nimittäin mehun erotus, kuidunerotus/tärkkelyksen sakeutus ja tärkkelyksen pesu esitetty erillisinä laatikkoina. 1000 tonnia päivässä jauhettuja perunoita tulee systeemiin me-5 hunerotusvaiheessa. Tuorevesi tulee systeemiin kahdessa pisteessä, 800 t päivässä kuidunerotus/tärkkelyksen sakeutusvai-heessa ja 2700 t päivässä viimeiseen tärkkelyksen pesuvaihee-seen. Nämä aineet poistuvat systeemistä seuraavasti: 803 t päivässä hedelmävetenä; 33,5 t päivässä kuidun mukana; 3373,5 10 t päivässä jätevetenä ja 290 t päivässä pestynä tärkkelysliet-teenä. Jos mut olosuhteet pidetään vakiona, lisäys tuoreve-den määrässä tärkkelyksen pesuun johtaa lisäykseen jäteveden määrässä.

Kuviossa 6 esitetty keksinnön mukainen prosessi eroaa 15 edukseen konventionaalisesta prosessista siinä suhteessa, että vesi, joka jättää ensimmäisen tärkkelyksenpesuvaiheen, erotetaan käänteisosmoosilla kahdeksi fraktioksi, joista ensimmäinen kierrätetään tärkkelyksen pesuvaiheeseen ja toinen menee mehunerotukseen ja kuidunerotus/tärkkelyksen sa-20 keutusvaiheeseen.

Tällä tavoin, vaikka pesuveden kokonaismäärä säilyy samana 2700 t päivässä, lisätyn tuoreveden määrä on pudonnut puoleen verrattuna konventionaalisen prosessin käyttämän 1350 t päivässä. Samalla tavoin poistetun jäteveden mää-25 rä on pienentynyt 3373,5 tonnista päivässä 2023,5 tonniin päivässä.

Kuviossa 7, keksinnön mukainen prosessi tärkkelyksen talteenottamiseksi vehnäjauhosta on esitetty erillisinä laatikkoina. Vehnäjauho lietetään ja erotetaan tärkkelyspitoisek-30 si virraksi ("A" tärkkelys) sekä gluteenipitoiseksi virraksi, joka menee gluteenin talteenottolaitokseen. Jätevesi tästä laitoksesta on jaettu kahdeksi virraksi, joista toinen joutuu käänteisosmoosikäsittelyyn ja jaetaan ensimmäiseksi fraktioksi (permeaatti), joka sisältää vähän liuenneita ja 35 liukenemattomia aineita sekä toiseksi fraktioksi ("B" tärkkelys) . Permeaatti kierrätetään ja sekoitetaan systeemiin tulevan tuoreveden kanssa viimeisessä "A" tärkkelyksen pesuvai-heessa.

is 6 6 6 4 6 Tämä järjestely vähentää tuoreveden tarvetta määrällä, joka on yhtä suuri kuin permeaatti käänteisosmoosilai-toksesta, ja vastaavasti vähentää haihdutettavan tai muutoin käsiteltävän jäteveden määrää. Konsentrointilaitteiston ko-5 koa voidaan myös pienentää. Tärkkelyksen laatua voidaan kontrolloida säätämällä tuotetun ja kierrätetyn permeaatin laatua. Koska vehnä sisältää suurissa pitoisuuksissa entsyymejä ja suoloja, vehnätärkkelyksen pesu vaatii huolellista valvontaa.

10 Seuraavat kokeet on suoritettu sopivien olosuhtei den määrittämiseksi käänteisosmoosille. Jokaisessa tapauksessa 50 1 syöttönäyte erotettiin 25 litraksi permeaattia (ensimmäinen fraktio) ja 25 litraksi konsentraattia (II fraktio). Kaikki membraanit, joita käytettiin,oli toimit-15 tanut Wafilin N.V. Harbenberg, Hollanti.

Koe I

Membraanilla, jota käytettiin, oli NaClrn retentio 2 95 % ja puhtaan veden virtaus 44 1/mh 40 at:n paineessa ja 14°C. Syöttö oli "välivettä" ts. jätevettä välikonsent-20 raattorista, joka tuli vaiheesta iii) tärkkelyksen märkä-jauhatusprosessissa. Syöttö, 17°C ja 40 atrssa kierrätettiin systeemissä 2 m/s nopeudella. Tulokset on esitetty taulukossa I. Vertailuksi esitetään vesijohtoveden vastaavat arvot.

25 Taulukko I

Syöttö Konsent- Perme- Vesijohtovesi _raatti_aatti_

Typpi, ppm 860^^ 1710 6 0,5

Kovuus, °F 26 1,25 25,8 30 Cl", ppm 35 67 <3 39

Transmissio % (600 x .10-9M- - 97,1 96,7 4 cm pH 3,7 3,8 2,7 7,5 35 Kuiva-aine g/1 13,9 27,8 0,22 0,3-0,4 liukoiset aineet, g/1 13,4 22,6 0,22 0,5 16 66646 (1) Typpianalyysi tehty suodatetuista näytteistä.

Koe II

Kolmea erilaista puoliläpäisevää kalvoa käytettiin.

5 NaCl:n Puhdasvesivir- retentio ta (10 at ja 14°C) (l/m2h)

Kalvo 1 92,8 50,3 " 2 73,3 102,1 10 " 3 59,8 126,9

Syöttö oli välijätevettä vaiheesta iii), joka meni välikonsentraattoriin. Syöttö 17°C ja 42 at:n paineessa kierrätettiin nopeudella 1,6 m/s. Tulokset on esitetty taulukossa II.

15 Taulukko II

Syöttö Konsentraat- Permeaatti ti mebraanil- membraanilta _la nro _nro _ N2, ppm 700(1)13911?501385 ϊ ΐ§ 1? 20 Kovuus, °F - - - - 1,03,01,0

Cl ' , ppm 35 67 61 56^3 /^9^14

Transmissio - - - - 96,895,195,9 pH 3,7 3,7 3,7 3,73,1 3,1 3,1

Liuenneet 25 aineet g/1 44,3_2_I_~ 0,10 0,14 0,19_ (1) Typpianalyysit tehty suodatetuista näytteistä.

Claims (12)

17 66646

1. Menetelmä tärkkelyslietteen talteenottamiseksi tärkkelystä sisältävästä materiaalista käsittäen seuraavat 5 vaiheet: i) vesilietteen muodostaminen hienonnetusta tärkkelystä sisältävästä aineesta ii) tärkkelyspitoisen fraktion erottaminen suurimmasta osasta jäljellejääneitä lietekomponentteja ja 10 iii) tärkkelyspitoisen fraktion pesu vähintään yhdessä vaiheessa ja tärkkelystuotteen talteenotto lietteenä halutussa puhtaudessa, tuoreveden tullessa prosessiin vaiheessa iii) ja veden vaiheissa i) ja ii) ollessa peräisin vaiheessa iii) käytetystä, tunnettu siitä, että 15 ainakin osa prosessissa käytetystä vedestä erotetaan kahdeksi fraktioksi, joista ensimmäisessä fraktiossa sekä liuenneen aineen että liukenemattoman aineen pitoisuus on alhaisempi kuin toisessa fraktiossa, ja ensimmäistä fraktiota kierrätetään prosessissa ja käytetään uudelleen 20 tuoreveden kanssa prantamaan tärkkelyksen puhtautta pesu-vaiheessa iii) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tärkkelyspitoinen aine on maissi ja kaksi ensimmäistä vaihetta käsittävät i) liotuk- 25 sen jaii) märkä jauhatuksen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi jättäessään pesuvaiheen iii) ja mennessään vaiheeseen ii) jaetaan ensimmäiseen ja toiseen fraktioon.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi, joka sisältää gluteenia suspensiossa, joka on lähtenyt tärkkelyksen ja gluteenin primäärierotuksesta, erotetaan ensimmäiseksi ja toiseksi fraktioksi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tärkkelyspitoinen aine on peruna. 18 66 6 4 6

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi ensimmäisestä tärkkelyksen pesuvaiheesta erotetaan ensimmäiseksi ja toiseksi fraktioksi .

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tärkkelyspitoinen aine on vehnä tai vehnäjauho.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi gluteenin talteenottolai- 10 tokselta erotetaan ensimmäiseksi ja toiseksi fraktioksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksien 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veden erottaminen ensimmäiseksi ja toiseksi fraktioksi tapahtuu käänteisosmoo-silla.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erottaminen käänteisosmoosilla suoritetaan ylläpitämällä jatkuva syklinen virtaus putken läpi, joka on puoliläpäisevää kalvomateriaalia, lisäämällä fraktioksi erotettavaa liuosta kiertävään liuokseen, tal- 20 teenottamalla ensimmäinen fraktio puoliläpäisevän kalvon läpi ja talteenottamalla toinen fraktio poistamalla se kiertoliuoksesta.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen fraktio 25 kierrätetään ja lisätään tuoreveden kanssa tärkkelyksen monivaiheisen pesuaseman viimeiseen vaiheeseen.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen fraktio kierrätetään tärkkelyksen monivaiheisen pesuaseman johonkin 30 muuhun kuin ensimmäiseen tai viimeiseen vaiheeseen. _ , ^ 66646 19