HU185823B - Process for separating aleurone and starch from wheat flour - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás vizes búzaliszt szuszpenzíóban levő búzakeményítő és sikér kinyerésére hidrocikl onok segítségével.

Ismeretes, hogy a hidrociklon egy sugárirányban szimmetrikus kamrából áll, amelyet itt „örvénykamrá”-nak neveznek, ahol az egész kamra vagy hosszirányban a legnagyobb része kúpos, a szélesebbik végén betápláló nyílás és az ellentétes végén axiális kivezető nyílások vannak. Ha a betápláló nyíláson keresztül folyadékot táplálunk be folyamatosan, a folyadék a kamrában örvényt hoz létre, ahol a szögsebesség a kamra belső felületétől az örvénymag irányában nő és az axiális kivezető nyílásokon keresztül folyamatosan folyadék távozik el á kamrából. Ha a folyadék szilárd részecskéket, sodor magával, ezeknek a mozgását az örvénykamrában a centrifugális és centripetális erők szabályozzák, és a részecskék a hidrociklont vagy a kamra szélesebbik végén levő betápláló nyíláson vagy az axiális kivezető nyíláson hagyhatják el a részecskéknek a folyadék sztatikus részében uralkodó ülepedési sebességétől függően. A hidrociklonokat régóta eredményesen használják különböző kompozíciók részecskéinek eltérő ülepedési sebességű részecskefrakciókra való bontására.

A hidrociklonokat a keményitőiparban régóta széles körben alkalmazzák keményítőnek kukoricából való kinyerésére. A hidrociklonok ilyen célra történő alkalmazását például a 753 291 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban írták le. A keményítő szuszpenziót a mosóvízzel ellenáramban egymást követő hidrociklon fázisokon viszik keresztül. Minden ilyen fázis több, párhuzamosan működő hidrociklonból áll. Ha a hidrocilonokat így használják, olyan tiszta, sűrű keményítő szuszpenzió nyerhető ki a hidroxiklonok kúpos végén elvezetett (úgynevezett „alul elfolyó”) frakcióként, amely a beadagolt szuszpenzióban levő összes kemyénítő jelentős részét tartalmazza.

A hidrociklonoknak búzaliszt szuszpenziófeldolgozására való felhasználását is javasolták már, így például a 4 132 566 számú amerikai egyesült államokbeli és a 2 032 245 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban.

Ha búzakeményítő és sikér elválasztására hidrociklonokat használnak, ez azzzal az előnnyel jár, hogy az imsert megoldásokhoz képest a liszt mennyiségére vonatkoztatva sokkai kevesebb vízre van szükség, így a szenynyezett víz elpárologtatásához és a szennyvíz térfogatának elfogadható határok között való tartásához kevesebb energia szükséges. Ezen túlmenően a hidroxiklonokban keletkező nagy nyíró erők előkezelik a síkért, ezzel elősegítik az elválasztását, így még a sima búzalisztből is jó hatásfokkal különítik el a sikert vagy — ami még fontosabb — annak oldhatatlan protein komponensét. Ha azonban az ismert eljárásokban hidrociklonokkal különítik el a búzaliszt szuszpenzióból a búzakeményítőt és a síkért, ennek az eljárásmódnak az a hátránya, hogy az elsődlegesen fontos keményítő kitermelése alancsonyabb, mint ami joggal elvárható lenne.

Széleskörű kutatásokat végeztek annak a megállapítására, hogy búzaliszt szuszpenziók esetében mi okozza a hidrociklonok alacsonyabb hatékonyságát és így megoldják ezt a problémát. Felismerték, hogy az egyik lehetséges tényező a búza keményítő komponensének a sajátos részecskeméret eloszlása. A búzakeményítő részecskék eltérő részecskeméret tartományokra, így körülbelül 28 mikronos és körülbelül 12—40 mikronos tartományra oszlanak. A kísérletek azonban azt mutatták, hogy máso hol kell keresni a korlátozott elválasztási hatásfok okát vagy fő okát.

Λ találmány alapja az a felismerés, hogy a hidrociklon működését károsan befolyásolja az, ha a hidrociklonba beadagolt anyagáramban rostok és pentozánok vannak. Ez a káros hatás úgy tűnik, hogy annak a hatásnak tualjdonítható, amelyet a rost vagy a pentozánok, különösen az utóbbiak a szuszpenzió viszkozitására akkor fejtenek ki, amikor a folyadék örvényben uralkodó nyíró erőknek tesszük ki őket. Ha a hidrociklonban megnő a folyadék viszkozitása, csökken a hidrociklon hatékonysága, mert az örvény magjának közelében csökken a betáplált anyag energiájának a forgás kinetikus energiájává alakuló részaránya, maximális elválasztási hatásfok elérése céljából ennek az utóbbi energiának lehetőleg nagynak kell lennie, különösen nagyon kis részecskék esetében,

Az említett káros hatás még súlyosabbá válik, mert ebben az esetben a búzakeményítő üzemeknek csökkenteniük kelj a vízfogyasztást annak érdekében, hogy csökkentsék vagy' kiküszöböljék a szennyvizet, a szennyvízelvezetés vagy elpárologtatás költségeit. Minél kevesebb víz halad át a rendszeren, annál magasabb pentozán koncentráció.

A találmány szerinti eljárásban hidrocikl önökből álló, két szakaszra bontott berendezést használunk különböző elválasztási műveletek megvalósítására és a műveletek között a pentozánok vagy a rostok és pentozánok eltávolítására.

A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a vizes liszt szuszpenziót egy hidrociklon berendezés első szakaszába tápláljuk be, amely egy keményítőben gazdag alulfolyó frakciót és egy, a sikert és bizonyos mennyiségű keményítőt tartalmazó túlfolyó frakciót szolgáltat; a túlfolyó frakcióból szitálással eltávolítjuk az agglomerálódott síkért; a szitálás során keletkező, keményítőt tartalmazó részt és a berendezés első szakaszában keletkező, alulfolyó frakciót centrifugáljuk, így a centrifuga felülúszójaként egy pentozántartalmú víz-frakciót választunk el és a centrifuga alulfolyóját a berendezés második szakaszába vezetjük, amelyből alulfolyó frakcióként koncentrált, mosott keményítő frakciót vezetünk el.

Ebben az eljárásban az első szakaszt alkotó hidrociklonok csak durva elválasztásra szolgálnak, hogy elkülönítsék a sikert a liszt szuszpenzióból. Ennek a durva elválasztásnak szempontjából a szuszpenióban levő pentozánok hatása viszonylag nem fontos. Ezekben ahidrociklonokban, amelyeket az egyszerűség kedvéért „sikér ciklonok”-nak nevezhetünk, a síkért nyíró erőknek vetjük aki. amelyeknek hatására a sikér hajlamossá válik arra, hogy nagyobb mennyisében csomók vagy szálak alakjában agglomerálódjon. Ezen túlmenően a nyíró erők hatására felszabadul a sikérhez kötött keményítő. Az első hidrociklon szakasz például 2-6, sorba kapcsolt hidrociklon fokozatból állhat. Előnyös, ha ezeket a hidrociklonokat viszonylag nagy nyomás alatt tápláljuk, hogy a sikér előkezelése céljából nagy nyíró erők keletkezzenek. A sikér hidrociklonokba történő betáplálás előtt a liszt szuszpenziót nyíró erőknek vethetjük alá gyúrással vagy rázással vagy bármilyen más, a búzakeményítő iparban önmagában ismert módon, hogy elősegítsük a hídratáclót és a sikér feltáródásáf. és ezáltal tovább könnyítsük az ezt követő eltávolítását.

Az agglomerálódott síkért szitákkal (a továbbiakban „sikér szíták-kal) távolíthatjuk el a sikér ciklonok túl-2185 823 folyó frakciójából, és a szitákról elfolyó anyagot hozzáadhatjuk a siker ciklonokból származó, keményítőtartalmii alul folyó frakcióhoz, mielőtt azt a pentozánok eltávolítására szolgáló kezelésnek alávetnénk.

A legjobb eredmény elérése céljából a pentozánokat lehetőleg teljesen el kell távolítani a berendezés második szakaszába betáplálandó szuszpenzióból. Ahhoz azonban, hogy a keményítő kitermelés jelentős javulását érjük el, nincs szükség a pentozánok gyakorlatilag teljes eltávolítására. A pentozánok vízzel szemben jelentős affinitást mutatnak, és a szuszpenzió pentozán tartalmának nagyobb része eltávolítható azáltal, hogy centrifugálással eltávolítjuk belőle a víz nagyobb részét. A pentozánok eltávolítását ezért könnyen megvalósíthatjuk a szuszpenzió centrifugálásával. A centrifugálás művelete nem ugyanúgy függ a betáplált anyag viszkozitásától, mint a hidrociklon. Centrifuga segítésével a pentozánok gyorsan eltávoznak és a centrifuga túlfolyó anyagaként elvezethetek a vízzel és az oldható szennyezésekkel együtt. A túlfolyó anyagot visszavezethetjük az üzembe, hogy ipari vízként használjuk fel például a liszt és víz összekeveréséhez és gyúrásához, a fölösleget elpárologtatjuk. Centrifugálással a vizet olyan mértékig távolítjuk el, hogy a keményítő szuszpenzió sűrűsége a berendezés második szakaszába való betáplálásához megfelelő legyen.

Amint a fentiekben már említettük, a találmány megalkotásához vezető kutatás során egy további felismerés az volt, hogy' a berendezés második szakaszában működő hidrociklonokba (amelyeket „finomító ciklonok”-nak nevezhetünk) betripiált anyagban levő rostok, különösen a körülbelül 150-200 mikron méretű rostok szintén károsan befolyásolják a hidrociklonok elválasztó hatásfokát, és bár a keményítő kitermelés megjavítható anélkül, hogy a rostokat vagy azok jelentős részét eltávolítanánk az ezekbe a ciklonokba betáplálandó szuszpenzióból, annak érdekében, hogy a keményítő kitermelés a lehető legnagyobb legyen, egy rosteltávolitó lépés beiktatása kívánatos. A rostos anyag nagy része eltávolítható úgy, hogy a sikér ciklonok alulfolyó frakcióját képező szuszpenziónak legalább egy részét szitán visszük keresztül. A rostok kiszitálásra felhasznált szita- vagy szitasorozat bizonyos mennyiségű pentozánt is eltávolíthat (rosthoz kötődött pentozánok).

A berendezés második szakasza, amely a finomító ciklonokból áll, például 6-12 hidrociklont foglalhat magában. Ebben a sorozatban a keményítőt ellenáramban mossuk a mosó vízzel, hogy eltávolítsuk a maradék oldható és oldhatatlan szennyezések legnagyobb részét.

Azáltal, hogy a berendezést részekre bontjuk és a szuszpenzióból a finomító ciklonokban történő kezelés előtt eltávolítjuk a pentozánokat vagy pentozánokat és a rostos anyagokat, fontos előnyökhöz jutunk a ciklonok nagyobb elválasztó hatásfoka következtében.

A finomító hidrociklonok nagyobb hatásfoka azt jelenti, hogy adott mennyiségű tiszta víz és energia felhasználásával jelentősen nagyobb mennyiségű elsőrendű (A. jelzésű) búzakeményítőt nyerhetünk ki. Á kísérletek azt mutatják, hogy a találmány szerinti eljárással, ha a pentozánoknak és a rostoknak legalább a nagyobb részét eltávolítjuk az első és második hidrociklon szakasz között, a búzakeményítő kinyerése - a búzaliszt súlyának százalékában kifejezve — lényegesen magasabb, mint a hidrociklonok alkalmazásával eddig elért legjobb eredmények hasonló műveleti feltételek és friss víz felhasználás mellett. A nagyobb keményítő kinyerés különösen az alacsony, 10 mikron alatti részecskeméretű buzakeményítő esetében nyilvánvaló.

További fontos előny, hogy ugyanakkor az eljárás alkalmas arra, hogy nagymennyiségű oldhatatlan proteint szolgáltasson, mert az elválasztott sikér frakciónak ez az értékes fő alkotórésze.

A találmány szerinti eljárás mind kemény, mind sima búzaliszt — beleértve a teljes őrlésű lisztet is — feldolgozására alkalmas. Különösen alkalmas sima búzaliszt feldolgozására, mert a sikér simalisztből való eltávolítása általiban több nehézséggel jár.

A találmány tárgyát képezi egy búzakeményítő feldolgozására szolgáló üzem is.

A találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módját az alábbi példán mutatjuk be, amelyet a csatolt ábrán látható, búzakeményítő kinyerésére szolgáló üzem folyamatábrája szemléltet.

Az 1 jelzésű üzemrészben a vizet és a búzalisztet ismert módon összekeverjük és összegyúrjuk és/vagy keveijük. A keletkező szuszpenziót egy hidrociklon sorozat első 2 szakaszába szivattyúzzuk, ebben a szakaszban a szuszpenziót egy keményítőben gazdag, alulfolyóké.it elvezetett frakcióra és egy túlfolyó, síkért és bizonyos mennyiségű keményítőt tartalmazó frakcióra választjuk szét. Ezt a túlfolyó frakciót a 3 szitáló üzemrészben szitáljuk. A szuszpenzión kifejtett, ismételt nyíró hatások következtében, különösen a hidrociklonckbau, a sikér agglonierálódik és 0,3—2 mm lyukbőségű szitákon kiszitálhaló. A szitákon áthaladó szuszpenziót hozzáadjuk az első, 2 jelzésű hidrociklon sorozat alulfo yó frakciójához és a 4 szitáló üzemrészben szitáljuk, ahol a pentozánok és a rostok egy részét 50—150 mikron lyukbőségű szitákon felfogjuk és keményítőmentesre mossuk. A 4 szitáló üzemrész szűrletét ezután az 5 centrifugális szeparátorba vezetjük, ahol a vízzel szemben nagy affinitást mutató pentozánok maradékának a legnagyobb részét a túlfolyó frakcióban eltávolítjuk, és ezt a túlfolyót az üzem különböző részén ipari vízként felhasználhatjuk. Az 5 centrifugára, amely egy mechanikus szeparátor, sokkal kevésbé hat károsan a viszkozitás növekedése, mint a hidrociklonokra. gyakorlatilag az összes keményítő részecskét az alul elfolyó frakcióban bctöniányíli. A 4 szitáló üzemrész és az 5 centrifuga a hidrociklon sorozat első. 2 szakasza cs második, 6 szakasza közöli helyezkedik cl, ahol a második szakaszó 12 mnltihidrocikon fokozatból áll, ahol a keményítőt friss vízzel ellenáramban mossuk, hogy eltávolítsuk a maradék oldható és oldhatatlan szennyezéseket és elsőrendű, úgynevezett A-jelzésö keményítő szuszpenziót kapjunk.

A 6 jelzésű üzemrész túlfolyó frakcióját B-jelzésű keményítő kinyrése céljából betöményítő és vízmentesítő üzemrészbe tápláltuk be. A 7 üzemrész túlfolyóját szinté ι ipari vízként használhatjuk az üzem különböző részein, az ipari víz fölöslegét a 8 bepárolóban elpárologtatjuk. A bepárlóban keletkező koncentrátum ásványi anyagokból, pentozánokból és bizonyos mennyiségű el'ölyósodott keményítőből áll. Az az ipari víz mennyiség, amelyet el kell párologtatni, hogy elkerüljük azt, hogy bármilyen elfolyó víz a csatornába kerüljön, nem több, mint a liszt súlyának másfélszerese.

A fentiekben leírt rendszer sokféleképpen változtatható anélkül, hogy működését komoly mértékben befolyásolnánk, addig, amíg a hidrociklon sorozatot két

-3185 823 szakaszra bontjuk és egy pentozúntart álmát csökkentő berendezést helyezünk a két szakasz közé.

A víz hőmérsékletét az egész eljárásban előnyösen 30 °C és 45 °C között tartjuk.

Példa

A fentiekben leírt rendszerben keményítőt és síkért nyertünk ki sima búzalisztből. 1 tonna lisztre számítva

2,2 m³ friss víz felhasználásával az alábbi kitermeléseket értük el:

oldhatatlan protein (a liszt oldhatatlan proteintartalmára számítva) 94 %

Λ-jelzésű keményítő (szárazanyagra számítva) 59 %

B-jelzésű keményítő (szárazanyagra számítva) 17 %

Amikor az eljárást összehasonlítás céljából úgy* végeztük, hogy nem távolítottuk el a pentozánokat vagy a rostokat, azt tapasztaltuk, hogy az oldhatatlan protein kitermelés csak 88 %, az A-jelzésű keményítő kitermelés csak 54 %, míg a B-jelzésű keményítő kitermelés 19 % volt még abban az esetben is, amikor az 1 tonna lisztre számított friss víz fogyasztást 4 m³-re emeltük. Ezt a magas vízfogyasztást jelentősen csökkentettük azáltal, hogy eltávolítottuk a pentozánokat, az elválasztás hatásfoka azonban ekkor sem volt olyan magas, mint a fenti példában.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás vizes búzaliszt szuszpenzióban levő búzakeményítő és siker elválasztására hidrociklonok segít5 ségével, ahol a keményítőt mosóvízzel ellenáramban mossuk, azzal jellemezve, hogy a vizes liszt szuszpenziót egy hidrociklon berendezés első szakaszába tápláljuk be, amely egy’ keményítőben gazdag alulfolyó frakciót és egy, a síkért és bizonyos mennyiségű keményítőt tartal•]q mazó túlfolyó frakciót szolgáltat; a túlfolyó frakcióból szitálással eltávolítjuk az agglomerálódott síkért; a szitálás során keletkező, keményítőt tartalmazó részt és a hidrociklon berendezés első szakaszában, keletkező, alulfolyó frakciót centrifugáljuk, így centrifuga túl,5 folyó frakcióként pentozánt tartalmazó víz-frakciót választunk el; és a centrifuga alulfoíyó frakcióját a hidrociklon berendezés második szakaszába vezetjük, amely második szakaszban a keményítőt vízzel ellenáramban mossuk és amelyből alulfolyó frakcióként koncentrált,

   20 mosott keményítő frakciót vezetünk el.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a centrifugálással olyan mennyiségű vizet választunk el, amely elegendő ahhoz, hogy a centrifugába betáplált anyagban levő pentozánok nagyobb része elhagy25 ja a centrifugát annak túlfolyó frakciójában.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első hidrociklon szakasz alulfolyó részének legalább egy részét szitán vezetjük át a rostok eltávolítása céljából. (Mód. els. 84. 09. 26.)

   1 db abra