NO774159L

NO774159L - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF HYDROLYSATES OF STARCH O.L.

Info

Publication number: NO774159L
Application number: NO774159A
Authority: NO
Inventors: John Francis Hughes
Original assignee: Cellcor Corp Of Canada Ltd
Priority date: 1977-12-06
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1979-06-07

Description

Fremgangsmåte til fremstilling avMethod for the production of

hydrolysater av stivelse o.l.hydrolysates of starch etc.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåteThe present invention relates to a method

til fremstilling av hydrolysater av stivelse o.l. For enkelhets skyld vil beskrivelse av oppfinnelsen bli begrenset til stivelse, men det vil forstås at den også omfatter andre dekstrose-polymerer. for the production of hydrolysates of starch etc. For the sake of simplicity, description of the invention will be limited to starch, but it will be understood that it also includes other dextrose polymers.

Den fremgangsmåte som benyttes mest i eksisterende anlegg for omdannelse av stivelse er en satsvis prosess som omfatter hydrolyse med fortynnet syre. I de senere år er det utviklet forskjellige former for kontinuerlige prosesser, f.eks. ifølge US-patentskrift2.735.792. Et problem med alle disse systemer The method most used in existing facilities for the conversion of starch is a batch process that includes hydrolysis with dilute acid. In recent years, various forms of continuous processes have been developed, e.g. according to US Patent 2,735,792. A problem with all these systems

har vært å oppnå jevn hydrolysering. Enten det benyttes en satsvis prosess eller en av de kjente kontinuerlige prosesser, has been to achieve uniform hydrolysis. Whether a batch process or one of the known continuous processes is used,

er dessuten den maksimale dekstroseekvivalent (D.E.) som kan oppnås ved sur hydrolyse ca. 50. Forsøk på å frembringe D.E.-verdier på over 50 ved sur hydrolyse resulterer i et util-fredsstillende produkt. is also the maximum dextrose equivalent (D.E.) that can be obtained by acid hydrolysis approx. 50. Attempts to produce D.E. values above 50 by acid hydrolysis result in an unsatisfactory product.

På grunn av dette problem anvendes enzymer nå i stor . utstrekning for hydrolyse av stivelse. Det er således vanlig å utføre en innledende, sur hydrolyse til en D.E.-verdi på 50 eller mindre og deretter fortsette med en eller flere enzymeromdannelser for å oppnå høyere D.E.-verdier. Det er også kjent å benytte enzymer både for å gjøre den flytende og for forsukring. Because of this problem, enzymes are now widely used. extent for hydrolysis of starch. Thus, it is common to perform an initial acid hydrolysis to a D.E. value of 50 or less and then proceed with one or more enzyme rearrangements to achieve higher D.E. values. It is also known to use enzymes both to liquefy it and for saccharification.

Heller ikke enzymer har vært en fullgod løsning på pro-blemene med stivelseshydrolyse idet de ikke er i stand til å Nor have enzymes been a perfect solution to the problems with starch hydrolysis, as they are not able to

virke på retrogradasjonsprodukter, og mange av enzymene som er i stand til å hydrolysere glukosidbindingene i stivelsesmolekylene er ikke i stand til å hydrolysere alle 1,4- og 1,6-bindingene. Dessuten kan forskjellige andre enzymsystemer frembringe betydelige mengder av di- eller trisakkarider av dekstrose eller maltose og derved hindre fullstendig hydrolyse til dekstrose. act on retrogradation products, and many of the enzymes capable of hydrolyzing the glucosidic bonds in the starch molecules are not able to hydrolyze all the 1,4- and 1,6-bonds. Moreover, various other enzyme systems can produce significant amounts of di- or trisaccharides of dextrose or maltose and thereby prevent complete hydrolysis to dextrose.

Det antas at disse problemerøkes ytterligere ved at stivelsesmolekylene har en snodd eller spiral form som forstyrrer enzym-enes adgang til reaktive stillinger hvor hydrolyse normalt vil foregå. It is assumed that these problems are further increased by the fact that the starch molecules have a twisted or spiral shape which interferes with the enzymes' access to reactive positions where hydrolysis would normally take place.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte til hydrolyse av polysakkarider, såsom stivelse. The purpose of the present invention is to produce a method for the hydrolysis of polysaccharides, such as starch.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte til omdannelse av polysakkaridmaterialer, såsom stivelse, til dekstroseinneholdende produkter, hvor en vandig, sur polysakkarid-oppslemming beveges kontinuerlig gjennom en rørformet oppvarmingssone ved et trykk som er vesentlig høyere enn trykket for mettet damp, for økning av oppslemmingens temperatur til minst 100°C hvorved stivelsesoppslemmingen i det minste delvis gelatinerer og deretter danner en varm stivelsevæske. The invention thus relates to a method for converting polysaccharide materials, such as starch, into dextrose-containing products, where an aqueous, acidic polysaccharide slurry is continuously moved through a tubular heating zone at a pressure substantially higher than the pressure of saturated steam, to increase the temperature of the slurry to at least 100°C whereby the starch slurry at least partially gelatinizes and then forms a warm starch liquid.

Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den varme stivelsevæske fra den rørformete oppvarmingssone ved et første, høyere trykk tvinges gjennom en innsnevret sone og innad i en rørformet reaksjonssone som har et andre, høyere trykk som er vesentlig lavere enn det første, høyere trykk, hvorved en høyreaktiv stivelsevæske strømmer ut fra den innsnevrete sone innad i den rørformete reaksjonssone i form av en findelt dusj eller tåke med en plutselig frigjøring av energi. Denne høyreaktive stivelsevæske føres kontinuerlig gjennom den rørformete reaksjonssone til dannelse av et homogent, dekstroseinneholdende produkt. The method is characterized by the fact that the hot starch liquid from the tubular heating zone at a first, higher pressure is forced through a narrowed zone and into a tubular reaction zone which has a second, higher pressure which is significantly lower than the first, higher pressure, whereby a highly active starch liquid flows out from the constricted zone into the tubular reaction zone in the form of a finely divided shower or mist with a sudden release of energy. This high-reactive starch liquid is continuously fed through the tubular reaction zone to form a homogeneous, dextrose-containing product.

Den innsnevrete sone er fortrinnsvis i form av en innsnevret åpning hvis tverrsnittsareal er vesentlig mindre enn tverrsnittsarealet til den rørformete oppvarmingssone, f.eks. mindre enn 25% av oppvarmingssonens tverrsnitt. Det har også The narrowed zone is preferably in the form of a narrowed opening whose cross-sectional area is substantially smaller than the cross-sectional area of the tubular heating zone, e.g. less than 25% of the heating zone cross-section. It has too

vist seg fordelaktig å la munningens lengde være betydelig i forhold til dens tverrsnittsareal, f.eks. et lengde:diameter-forhold på minst 4:1. proved advantageous to let the mouth's length be significant in relation to its cross-sectional area, e.g. a length:diameter ratio of at least 4:1.

Den varme stivelsesvæske som kommer inn i den innsnevrete sone vil vanligvis ha et trykk på minst 20 kg/cm 2, fortrinnsvis et trykk på minst 3 5 kg/cm 2. Det foretrekkes også at det andre, høyere trykk er minst 7 kg/cm 2 og at der er et trykkfall mellom det første og det andre trykk på minst 20 kg/cm 2. The hot starch liquid entering the constricted zone will usually have a pressure of at least 20 kg/cm 2 , preferably a pressure of at least 3 5 kg/cm 2 . It is also preferred that the second, higher pressure is at least 7 kg/cm 2 2 and that there is a pressure drop between the first and the second pressure of at least 20 kg/cm 2.

Med dette system bringes oppslemmingen hurtig via et gel-stadium til væskeform i den rørformete oppvarmingssone. Formålet med dette stadium er å bringe oppslemmingen i en væske form med forholdsvis lav viskositet, men uten nødvendigvis noen vesentlig grad av hydrolyse. Når den varme stivelsesvæske tvinges gjennom den innsnevrete sone slik at den strømmer ut i den rør-formete reaksjonssone i form av en fin dusj eller tåke med en plutselig frigjøring av energi, blir stivelsesvæsken sterkt aktivert, og hydrolysen foregår med meget høy hastighet i den rørformete reaksjonssone. Ikke bare er hydrolysen jevn, men kan også fortsette til en høy D.E.-verdi mens det dannes et høykvalitetsprodukt. F.eks. kan det lettvint oppnås D.E.-verdier i størrelsesorden 70 mens utmerket smak bibeholdes, og med bedre styring av prosessen kan det oppnås så høye D.E.-verdier som 95. Dessuten oppnås disse verdier utelukkende ved hjelp av en sur hydrolyse, hvorved behovet for bruk av enzymer unngås, noe som vanligvis har vært nødvendig når høye D.E.-verdier er ønsket. With this system, the slurry is brought quickly via a gel stage to liquid form in the tubular heating zone. The purpose of this stage is to bring the slurry into a liquid form with a relatively low viscosity, but without necessarily any significant degree of hydrolysis. When the hot starch liquid is forced through the constricted zone so that it flows out into the tubular reaction zone in the form of a fine shower or mist with a sudden release of energy, the starch liquid is strongly activated, and the hydrolysis takes place at a very high rate in the tubular reaction zone. Not only is the hydrolysis smooth, but can also proceed to a high D.E. value while forming a high quality product. E.g. D.E. values of the order of 70 can easily be achieved while maintaining excellent taste, and with better control of the process, D.E. values as high as 95 can be achieved. Moreover, these values are achieved exclusively by means of an acid hydrolysis, thereby eliminating the need for the use of enzymes is avoided, which has usually been necessary when high D.E. values are desired.

For å oppnå best resultater er det andre, høyere trykk minst 10 kg/cm 2, og dette kan oppnås ved å anordne en nedstrøms, innsnevret sone i den rørformete reaksjonssone for å regulere trykket i denne reaksjonssone. Det har også vist seg at de beste resultater oppnås dersom oppslemmingen oppvarmes til en temperatur på minst 125°C i den rørformete oppvarmingssone, To obtain the best results, the second, higher pressure is at least 10 kg/cm 2 , and this can be achieved by arranging a downstream constricted zone in the tubular reaction zone to regulate the pressure in this reaction zone. It has also been shown that the best results are obtained if the slurry is heated to a temperature of at least 125°C in the tubular heating zone,

og særlig gode resultater oppnås ved temperaturer på over 13 5°C. and particularly good results are achieved at temperatures above 13 5°C.

Polysakkaridet for fremgangsmåten kan velges fra mange forskjellige materialer som omfatter bearbeidet stivelse og naturlig stivelse. Ilaisstivelse er særlig ønskelig på grunn av dets lettilgjengelighet, men andre stivelseskilder, såsom poteter, hvete, tapioka, ris etc. er like tilfredsstillende. Også avfall fra bearbeidet mat, såsom avfall fra potetbearbeid-elsesanlegg, kan anvendes. Oppslemmingen som tilføres til systemet kan inneholde opptil 7 5% stivelsestørrstoff, selv The polysaccharide for the method can be selected from many different materials including processed starch and natural starch. Ilais starch is particularly desirable because of its easy availability, but other starch sources, such as potatoes, wheat, tapioca, rice, etc., are equally satisfactory. Waste from processed food, such as waste from potato processing plants, can also be used. The slurry fed to the system can contain up to 75% starch solids, itself

om oppslemminger som inneholder mer enn ca. 55% tørrstoff gir et meget viskøst produkt som blir vanskelig å håndtere ved videre bearbeidelse. Oppslemmingen kan surgjøres med en uorg-anisk eller organisk syre. Typiske organiske syrer som kan anvendes er svovelsyre, saltsyre og fosforsyre, mens typiske organiske syrer er sitronsyre, melkesyre og eddiksyre. Saltsyre er særlig fordelaktig på grunn av at den er lettilgjengelig. about slurries that contain more than approx. 55% dry matter gives a very viscous product which becomes difficult to handle during further processing. The slurry can be acidified with an inorganic or organic acid. Typical organic acids that can be used are sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid, while typical organic acids are citric acid, lactic acid and acetic acid. Hydrochloric acid is particularly advantageous because it is readily available.

Produktet som oppnås er en lysegul væske som vanligvisThe product obtained is a pale yellow liquid as usual

har et tørrstoffinnhold i området 45-65 vektsprosent. Væsken klarnes lettvint ved først å nøytralisere den til en pH på has a dry matter content in the range of 45-65% by weight. The liquid is easily clarified by first neutralizing it to a pH of

5,5-6,5, f.eks. ved tilsetning av kalsiumkarbonat. Dette bevirker at uønskete stoffer felles ut, og disse fjernesilettvint ved filtrering eller sentrifugering. Den separerte væske har en klar lysegul farge som kan fjernes fullstendig ved å lede væsken gjennom aktivt kull. 5.5-6.5, e.g. by adding calcium carbonate. This causes unwanted substances to precipitate out, and these are easily removed by filtration or centrifugation. The separated liquid has a clear pale yellow color which can be completely removed by passing the liquid through activated carbon.

Kjente sure hydrolysesystemer mangler ikke bare flek-sibilitet når det gjelder å frembringe et bredt område av D.E.-verdier ved den sure hydrolyse, men gir også vanligvis et produkt som har et tørrstoffinnhold som ikke er høyere enn 30-32%. Kandelsvanlige viskøse væsker har vanligvis et tørr-stoff innhold på ca. 55%, og dette betydde at disse produkter fra hydrolysen måtte konsentreres, f.eks. ved hjelp av en trippeleffektevaporator for å nå de ønskete 55%. Viskøse væsker som har tørrstoffinnhold på 55% og mange forskjellige D.E.-verdier kan fremstilles direkte ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Known acid hydrolysis systems not only lack flexibility in producing a wide range of D.E. values by the acid hydrolysis, but also typically yield a product having a solids content no higher than 30-32%. Standard viscous liquids usually have a solids content of approx. 55%, and this meant that these products from the hydrolysis had to be concentrated, e.g. using a triple effect evaporator to reach the desired 55%. Viscous liquids which have a solids content of 55% and many different D.E. values can be produced directly by the method according to the present invention.

Temperaturene og trykkene samt surheten kan alle benyttes for regulering av D.E.-verdiene, hvorved den nøyaktige regulering til en spesiell D.E.-verdi opprettholdes ved hjelp av varia-sjoner i trykk. The temperatures and pressures as well as the acidity can all be used to regulate the D.E. values, whereby the exact regulation to a particular D.E. value is maintained by means of variations in pressure.

Det antas at forskjellene mellom reaksjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse og kjent teknikk har å gjøre med de meget høye nivåer for termisk og mekanisk energi som tilføres til stivelsesmolekylet når dette passerer gjennom den innsnevrete sone. Stivelse er i sin naturlige tilstand tilbøyelig til å ha en sterkt snodd form eller spiralform som forstyrrer den lettvinte adgang til de reaktive stillinger hvor hydrolyse vanligvis vil foregå. Men ved passasje gjennom den langstrakte, innsnevrete sone ved høyere temperatur og høyere trykk, antas det at en stor del av snoingen fjernes fra stivelsesmolekylene, og mange reaktive punkter eksponeres for hydrolyse. Med lettvint adgang til mange flere reaktive punkter blir det deretter mulig å regulere graden av hydrolyse og derved D.E.-verdien ved regulering av slike reaksjonsbetingelser som surhet, rectejonstemperatur samt reaksjonstrykk. It is believed that the differences between the reaction according to the present invention and the prior art have to do with the very high levels of thermal and mechanical energy supplied to the starch molecule as it passes through the constricted zone. In its natural state, starch tends to have a highly twisted or spiral form which interferes with the easy access to the reactive positions where hydrolysis would normally take place. However, upon passage through the elongated, constricted zone at higher temperature and higher pressure, it is believed that a large portion of the twist is removed from the starch molecules, and many reactive sites are exposed to hydrolysis. With easy access to many more reactive points, it then becomes possible to regulate the degree of hydrolysis and thereby the D.E. value by regulating such reaction conditions as acidity, reaction temperature and reaction pressure.

Visse foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til den medfølgende tegning, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk flytdiagram som viser et apparat for utøvelse av oppfinnelsen. Certain preferred embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which: Fig. 1 shows a schematic flow diagram showing an apparatus for practicing the invention.

Fig. 2 viser et riss av en munning, delvis i snitt.Fig. 2 shows a drawing of a mouth, partly in section.

Fig. 1 viser en beholder 10 for stivelse. Denne beholder har et utløp 11 som tilfører til en positiv fortrengningspumpe 12 for kontinuerlig strømning, såsom en "Moyno"-pumpe. Oppslemmingen pumpes ut av pumpen 12 gjennom en ledning 13 med høyt trykk og gjennom en høytrykks-omledningsventil 14. Ven-tilen 14 anvendes for regulering av trykket i et innløp 16 Fig. 1 shows a container 10 for starch. This container has an outlet 11 which feeds a positive displacement pump 12 for continuous flow, such as a "Moyno" pump. The slurry is pumped out by the pump 12 through a line 13 with high pressure and through a high-pressure diverter valve 14. The valve 14 is used to regulate the pressure in an inlet 16

til en reaktor 17. Dette gjøres ved å tappe av en del av oppslemmingen gjennom en ledning 15 og resirkulere den til- to a reactor 17. This is done by draining part of the slurry through a line 15 and recirculating it to

bake til tanken 10.bake until tank 10.

Hovedreaktoren 17 er en lukket og isolert beholder somThe main reactor 17 is a closed and insulated container which

er stort sett fyllt med en varmeutbyttervæske, såsom "Ther-minol" 66. is mostly filled with a heat exchange fluid, such as "Ther-minol" 66.

Et rør av rustfritt stål med innvendig diameter på 12,7A stainless steel tube with an internal diameter of 12.7

mm anvendes som reaktorrør, og dette er formet som tre kveile-partier 18, 20 og 22. Kveilen 18 som er forbundet med innløpet 16, representerer oppvarmingssonen og har en lengde på ca. 18,3 meter. Kveilen 20 er den rørformete reaksjonssone og har en lengde på ca. 12,2 meter, mens kveilen 22 representerer en avslutningssone og har en lengde på ca. 6,1 meter. mm is used as a reactor tube, and this is shaped as three coil parts 18, 20 and 22. The coil 18, which is connected to the inlet 16, represents the heating zone and has a length of approx. 18.3 meters. The coil 20 is the tubular reaction zone and has a length of approx. 12.2 metres, while the coil 22 represents an end zone and has a length of approx. 6.1 meters.

Mellom kveilene 18 og 20 er det anbrakt en munningsanordning 19, mens en andre munningsanordning 21 er anbrakt mellom kveilene 20 og 22. Det er også mulig å anvende mer enn to munninger i rekkefølge, mens en mellomliggende kveilseksjon som kveilen 20 anvendes mellom hvert par av munninger. Between the coils 18 and 20 a nozzle device 19 is placed, while a second nozzle device 21 is placed between the coils 20 and 22. It is also possible to use more than two nozzles in sequence, while an intermediate coil section such as the coil 20 is used between each pair of mouths.

Munningsanordningen omfatter en hoveddel 29, som er fremstilt av en blokk av rustfritt stål og utformet med sylindriske boringer 33 og 34 for opptakelse av endene av rørene 20 og 18. Gjennom legemet 29, i dettes lengderetning, løper det en munnings-boring 30 som har en lengde på ca. 8,6 cm. I denne spesielle utførelsesform har munningsboringen i munningsanordningen 19 The muzzle device comprises a main part 29, which is made from a block of stainless steel and designed with cylindrical bores 33 and 34 for receiving the ends of the pipes 20 and 18. Through the body 29, in its longitudinal direction, there runs a muzzle bore 30 which has a length of approx. 8.6 cm. In this particular embodiment, the mouth bore in the mouth device has 19

en diameter på 2,5 mm, mens den tilsvarende boring i munningsanordningen 21 har en lengde på 8,6 cm og en diameter på 2,3 mm. a diameter of 2.5 mm, while the corresponding bore in the mouth device 21 has a length of 8.6 cm and a diameter of 2.3 mm.

Munningen har fortrinnsvis en diameter på ikke mer ennThe mouth preferably has a diameter of no more than

ca. 3-4 mm for best mulige resultater. Dersom det anvendes en varmekveil som har en diameter på vesentlig mer enn 12-13 mm, f.eks. 25 mm eller mer, kan det i munningsanordningen være utformet en rekke boringer som hver har en diameter på fortrinnsvis ikke mer enn ca. 3-4 mm.Munningsanordningen kan også være i form av et antall innløpsboringer som munner ut i et felles, eneste about. 3-4 mm for best possible results. If a heating coil is used which has a diameter of significantly more than 12-13 mm, e.g. 25 mm or more, a number of bores can be formed in the mouth device, each of which has a diameter of preferably no more than approx. 3-4 mm. The mouth device can also be in the form of a number of inlet bores that open into a common, single

Lengden av hver munning er ikke kritisk, og kan være ikke mer enn en munning i form av en tynn plate. Men en betydelig lengde på f.eks. 5-10 cm foretrekkes vanligvis. The length of each orifice is not critical, and may be no more than an orifice in the form of a thin plate. But a considerable length of e.g. 5-10 cm is usually preferred.

For at strømmen av stivelsesoppslemming inn i munningsboringen 30 skal bli jevn, er det anordnet et innover avsmaln-ende innløpsparti 31. Det er også anordnet et trompetformet utløpsparti 3 2 som har vist seg også å bedre strømningen. Det har således vist seg at dersom dette trompetformete parti på utløpet ikke finnes, bygges det nokså hurtig opp fast stoff i nærheten av utløpet. Med det trompetformete utløp inntreffer ikke dette, og oppslemmingen strømmer ut i form av et støt av damp 3 5 som deretter omdannes til en homogen væske. En liknende virkning opptrer i munningen 21, idet dampen omdannes til en væske i kveilen 22, og et homogent væskeformete produkt strømmer gjennom utløpet 23. In order for the flow of starch slurry into the mouth bore 30 to be uniform, an inwardly tapering inlet portion 31 is provided. A trumpet-shaped outlet portion 3 2 is also provided, which has also been shown to improve the flow. It has thus been shown that if this trumpet-shaped part of the outlet is not present, solid matter builds up fairly quickly in the vicinity of the outlet. With the trumpet-shaped outlet this does not occur, and the slurry flows out in the form of a burst of steam 3 5 which is then converted into a homogeneous liquid. A similar effect occurs in the mouth 21, as the steam is converted into a liquid in the coil 22, and a homogeneous liquid product flows through the outlet 23.

Temperaturen i reaksjonssonen reguleres ved hjelp av varmebyttervæsken i beholderen 17. Varme tilføres til varmebyttervæsken ved resirkulering av væsken via en ledning 24 og en pumpe 25 gjennom en elektrisk oppvarmingsanordning 26 og tilbake til beholderen 17 via en returledning 27. Med varmebyttervæsken i beholderen 17 på en forutbestemt temperatur oppvarmes stivelsesoppslemmingen som kommer inn gjennom innløpet 16 ved omgivelses-temperatur gjennom dens passasje gjennom forvarmingskveilen 18 til en temperatur som vanligvis er innenfor ca. 20°C av bad-temperaturen. Et betydelig temperaturfall på opptil 60°C kan foregå henover munningen 19, mens mye av dette kan gjenvinnes i reaksjonsrøret 2C. The temperature in the reaction zone is regulated with the help of the heat exchange liquid in the container 17. Heat is supplied to the heat exchange liquid by recycling the liquid via a line 24 and a pump 25 through an electric heating device 26 and back to the container 17 via a return line 27. With the heat exchange liquid in the container 17 on a predetermined temperature, the starch slurry entering through the inlet 16 is heated at ambient temperature through its passage through the preheating coil 18 to a temperature which is usually within approx. 20°C of the bath temperature. A significant temperature drop of up to 60°C can occur across the mouth 19, while much of this can be recovered in the reaction tube 2C.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere forklart i det etter-følgende ved hjelp av eksempler hvor alle deler og forhold er etter vekt med mindre noe annet er angitt. The invention will be further explained in the following by means of examples where all parts and ratios are by weight unless otherwise stated.

Eksempel 1Example 1

En sur hydrolyse av stivelse ble utført med reaktorenAn acid hydrolysis of starch was carried out with the reactor

som er vist i fig. 1 og 2. Kveilene 18, 20 og 22 var alle fremstilt av rør av rustfritt stål med innvendig diameter på 12,7 mm, idet den første kveil hadde en lengde på 18 meter, den andre kveil en lengde på 12,2 meter og den. tredje kveil en lengde på 6,7 meter. Den første munning hadde en diameter på 2,5 mm og en lengde på 8,6 cm, den andre munning en diameter på 2,3 meter og en lengde på 8,6 cm. which is shown in fig. 1 and 2. The coils 18, 20 and 22 were all made of stainless steel tubes with an internal diameter of 12.7 mm, the first coil having a length of 18 metres, the second coil a length of 12.2 meters and the . third coil a length of 6.7 metres. The first mouth had a diameter of 2.5 mm and a length of 8.6 cm, the second mouth a diameter of 2.3 meters and a length of 8.6 cm.

En stivelsesoppslemming ble fremstilt av 4 5 kg perlemaisstivelse, 47,6 kg og 240 ml saltsyre (37% KC1). Med en "Moyno"-pumpe ble denne oppslemming pumpet gjennom reaktoren ved varierende trykk og en badtemperatur på 190°C. Denne badtemperatur på 190°C ga en stivelsesoppslemmingstemperatur ved innløpet til den første munning på ca. 17 0°C. Strømningshastigheten gjennom reaktorrøret var ca. 5,6 1 pr. min. De oppnådde viskøse væsker ble analysert vedrørende D.E.-verdi, og resultatene er vist i tabell 1 nedenfor. A starch slurry was prepared from 45 kg of pearl corn starch, 47.6 kg and 240 ml of hydrochloric acid (37% KCl). With a "Moyno" pump, this slurry was pumped through the reactor at varying pressures and a bath temperature of 190°C. This bath temperature of 190°C gave a starch slurry temperature at the inlet to the first orifice of approx. 17 0°C. The flow rate through the reactor tube was approx. 5.6 1 per my. The viscous liquids obtained were analyzed for D.E. value, and the results are shown in Table 1 below.

Eksempel 2 Example 2

(a) En stivelsesoppslemming ble fremstilt av 45- kg perlemaisstivelse, 47,6 kg vann og 220 ml saltsyre (37% HCl). Med samme reaktor som beskrevet i eksempel 1 ble denne oppslemming pumpet gjennom reaktoren ved varierende trykk og en badtemperatur på 225°C, noe som frembrakte en oppslemmin<g>stempera-tur ved innløpet til den første munning på ca. 200°C. (a) A starch slurry was prepared from 45 kg pearl corn starch, 47.6 kg water and 220 ml hydrochloric acid (37% HCl). With the same reactor as described in example 1, this slurry was pumped through the reactor at varying pressure and a bath temperature of 225°C, which produced a minimum slurry temperature at the inlet to the first orifice of approx. 200°C.

De oppnådde hydrolysater ble analysert vedrørende D.E.-verdi og sammensetning når det gjaldt innhold av dekstrose, maltose, trisakkarider, tetrasakkarider og høyere sakkarider. Resultatene er angitt i tabell 2 nedenfor. The obtained hydrolysates were analyzed for D.E. value and composition in terms of content of dextrose, maltose, trisaccharides, tetrasaccharides and higher saccharides. The results are set out in Table 2 below.

x) x)

<x>) nøytralisert<x>) neutralized

(b) Sammenlikningsanalyse:(b) Comparative analysis:

Som en sammenlikning ble en prøve av handelsvanlig, hydrolysert stivelse analysert. Prøven var en viskøs væske som er tilgjengelig under handelsnavnet "Hidex" glukose og som inneholdt 81% tørrstoff og en anslått D.E.-verdi på 65. Resultatene fra analysen er angitt i tabellen 3 nedenfor: As a comparison, a sample of commercial, hydrolysed starch was analyzed. The sample was a viscous liquid available under the trade name "Hidex" glucose which contained 81% solids and an estimated D.E. value of 65. The results of the analysis are set out in Table 3 below:

Eksempel 3 Example 3

En rekke forsøk ble foretatt igjen under anvendelse av samme reaktor som beskrevet i eksempel 1, for å bestemme virkningene av forskjellige reaksjonstemperaturer på D.E.-verdiene ved et bestemt trykk. Stivelsesoppslemmingen inneholdt perlemaisstivelse i en mengde på ca.- 43% tørrstoff, og ble surgjort med 136 ml saltsyre pr. 45 kg tørr stivelse. A series of experiments was conducted again using the same reactor as described in Example 1 to determine the effects of different reaction temperatures on the D.E. values at a particular pressure. The starch slurry contained pearl corn starch in an amount of approximately 43% dry matter, and was acidified with 136 ml of hydrochloric acid per 45 kg dry starch.

Trykket ved innløpet til den første munning ble holdt på ca. 52 kg/cm 2, og oppslemmingens temperatur på dette punkt ble variert mellom 140 oa 157°C. Produktet ble nøytralisert til pH 4,5-5,4 med en 10 prosentig natriumkarbonatløsning. Etter nøytralisering ble produktet filtrert gjennom en filterduk under 68,6 cm vakuum, idet filterduken på forhånd var belagt med diatoméjord. Etter filtrering ble produktet pumpet gjennom en rekke på tre karbonkolonner, underkastet en slutt-pH-regulering og inndampet til ca. 80%. De oppnådde resultater er vist i tabell 4 nedenfor. The pressure at the inlet to the first mouth was kept at approx. 52 kg/cm 2 , and the temperature of the slurry at this point was varied between 140 and 157°C. The product was neutralized to pH 4.5-5.4 with a 10 percent sodium carbonate solution. After neutralization, the product was filtered through a filter cloth under 68.6 cm vacuum, the filter cloth having been previously coated with diatomaceous earth. After filtration, the product was pumped through a series of three carbon columns, subjected to a final pH adjustment and evaporated to approx. 80%. The results obtained are shown in table 4 below.

Eksempel 4 Example 4

En prøve ble utført for å bestemme virkningene av kveil-lengdene og munningene på hydrolysen av stivelsesoppslemminger. (a) En første serie prøver ble utført under anvendelse av bare oppvarmingskveilen 18 og munningen 19 med utløpet fra munningen 19 ledet til en oppsamlingsbeholder. Oppvarmings-spoler 18 med varierende lengder ble anvendt, og munningen 19 hadde en diameter på 2,6 mm og en lengde på 7,6 cm. A trial was conducted to determine the effects of coil lengths and orifices on the hydrolysis of starch slurries. (a) A first series of tests was carried out using only the heating coil 18 and the nozzle 19 with the outlet from the nozzle 19 directed to a collection container. Heating coils 18 of varying lengths were used, and the mouth 19 had a diameter of 2.6 mm and a length of 7.6 cm.

Det tilførte materiale var en strøm av maisstivelses-oppslemming fra en mølle og hadde et tørrstoffinnhold på 38,2% og et syrenivå på 136 ml/45 kg stivelsestørrstoff. Strøm-ningshastigheten, viskositeten og D.E.-verdien til produktet ble målt, og resultatene var følgende: The feed was a stream of corn starch slurry from a mill and had a solids content of 38.2% and an acid level of 136 ml/45 kg starch solids. The flow rate, viscosity and D.E. value of the product were measured and the results were as follows:

Det fremgår av forsøket ovenfor at det ikke hadde funne sted noen hydrolyse av stivelsen. (b) Under anvendelse av oppvarmingskveiler 18 med en lengde på 4 2,6 m og en første munning 19 med en diameter på 2,6 mm og en lengde på 7,6 cm, ble det tilført reaktorkveiler 20 med varierende lengder og en andre munning 21 med en diameter på 2,3 mm og en lengde på 7,6 cm. It appears from the experiment above that no hydrolysis of the starch had taken place. (b) Using heating coils 18 with a length of 4 2.6 m and a first orifice 19 with a diameter of 2.6 mm and a length of 7.6 cm, reactor coils 20 of varying lengths and a second mouth 21 with a diameter of 2.3 mm and a length of 7.6 cm.

Samme materiale ble anvendt som under punkt (a) ovenfor, og også i dette tilfelle ble strømningshastighet, viskositet og D.E.-verdi for produktet målt. Resultatene var følgende: The same material was used as under point (a) above, and also in this case the flow rate, viscosity and D.E. value of the product were measured. The results were as follows:

Av tabellen ovenfor fremgår det at med økende lengde på reaksjonsrøret opptil en lengde på ca. 24,4 m er.det en meget hurtig økning i graden av omdannelse av stivelse. From the table above, it appears that with increasing length of the reaction tube up to a length of approx. 24.4 m is. there is a very rapid increase in the degree of conversion of starch.

Eksempel 5Example 5

Under anvendelse av samme reaktor som i eksempel 4 ble det utført en ytterligere serie forsøk med et 42,6 m langt oppvarm-ingsrør og et 36,5 m langt reaksjonsrør, begge med en innvendig diameter på 12,7 mm. Den første munning hadde en diameter på Using the same reactor as in example 4, a further series of tests was carried out with a 42.6 m long heating tube and a 36.5 m long reaction tube, both with an internal diameter of 12.7 mm. The first mouth had a diameter of

2,6 mm, og den andre munning hadde en diameter på 2,3 mm.2.6 mm, and the other mouth had a diameter of 2.3 mm.

En stivelsesoppslemming som inneholdt 38,2% stivelses-tørrstoff og 136 ml HC1/45 kg stivelsestørrstoff ble ført gjennom reaktoren under følgende reaksjonsbetingelser og med følgende resultater: A starch slurry containing 38.2% starch dry matter and 136 ml HCl/45 kg starch dry matter was passed through the reactor under the following reaction conditions and with the following results:

Eksempel 6 Example 6

Et ytterligere forsøk ble utført i en reaktor med handelsvanlig størrelse med det formål å fremstille en maisvæske av kommersiell kvalitet med en D.E.-verdi på ca. 43. A further experiment was carried out in a commercial size reactor with the objective of producing a commercial grade corn liquor with a D.E. value of approx. 43.

I reaktoren hadde oppvarmingsrøret en lengde på 85,3 m og eniutvendig diameter på 3 8 mm. Den første munning bestod av syv parallelle, individuelle munninger i en blokk av rustfritt stål, hver munning med en diameter på 3,2 mm og en lengde på 10 cm. Reaksjonskveilen hadde en lengde på 122 m og en utvendig diameter på 2,5 cm. Også den andre munning bestod av syv parallelle munninger gjennom en blokk, hver med en diameter på 2,3 mm og en lengde på 10 cm. In the reactor, the heating pipe had a length of 85.3 m and a single-sided diameter of 3 8 mm. The first orifice consisted of seven parallel, individual orifices in a block of stainless steel, each orifice having a diameter of 3.2 mm and a length of 10 cm. The reaction coil had a length of 122 m and an external diameter of 2.5 cm. The second mouth also consisted of seven parallel mouths through a block, each with a diameter of 2.3 mm and a length of 10 cm.

En stivelsesoppslemming som inneholdt 38,7% stivelses-tørrstof f med en normalitet på 0,0264 og en ledningsevne på 3 54 0 mikroohm ble pumpet gjennom systemet ved et trykk på 4 5,5 kg/cm 2 og en oppslemmingstemperatur ved innløpet til den første munning på 154°C. A starch slurry containing 38.7% starch solids f with a normality of 0.0264 and a conductivity of 3540 microohms was pumped through the system at a pressure of 45.5 kg/cm 2 and a slurry temperature at the inlet to the first mouth at 154°C.

Det ble oppnådd et viskøst maisvæskeprodukt som hadde en gjennomsnittlig D.E.-verdi på 43,8 og et tørrstoffinnhold på 45-47%. Produktet fløt med en hastighet på ca. 38 l/min. A viscous corn liquid product was obtained which had an average D.E. value of 43.8 and a solids content of 45-47%. The product flowed at a speed of approx. 38 l/min.

Eksempel 7Example 7

Under anvendelse av en liknende reaktor som i eksempel 4 ble det utført et forsøk med potetavfall fra en potetchips-fabrikk. Using a similar reactor as in example 4, an experiment was carried out with potato waste from a potato chip factory.

Reaktoren var utstyrt med rør med innvendig diameter på 12,7 mm, et 55 m langt oppvarmingsrør og et 18,2 m langt reaksjonsrør. Den første munning hadde en diameter på 2,6 mm og den andre munning en diameter på 2,3 mm. The reactor was equipped with tubes with an internal diameter of 12.7 mm, a 55 m long heating tube and an 18.2 m long reaction tube. The first mouth had a diameter of 2.6 mm and the second mouth a diameter of 2.3 mm.

Potetavfallsoppslemmingen som hadde et tørrstoffinnhold på 38,9% ved en pH på 1,8 ble pumpet gjennom systemet ved et trykk på 25 kg/cm ~ 2og en o<p>pslemmingstemperatur ved innløpet til den første munning på 171°C. The potato waste slurry having a solids content of 38.9% at a pH of 1.8 was pumped through the system at a pressure of 25 kg/cm~ 2 and a slurry temperature at the inlet to the first orifice of 171°C.

Det ble oppnådd et produkt som hadde en D.E.-verdi på 79,1. A product was obtained which had a D.E. value of 79.1.

Claims

1. Process for the production of hydrolysates of starch etc., where an aqueous, acidic starch slurry is moved continuously through a tubular heating zone at a pressure which is significantly higher than the pressure of saturated steam, to increase the temperature of the slurry to at least 100°C, whereby the starch slurry at least partially gelatinizes and then forms a hot starch liquid, characterized in that the hot starch liquid from the tubular heating zone at a first, higher pressure is forced through a constricted zone and into a tubular reaction zone having a second, higher pressure which is significantly lower than the first, higher pressure, whereby a highly active starch liquid flows out from the constricted zone into the tubular reaction zone in the form of a finely divided shower or mist with a sudden release of energy, and that this highly active starch liquid is continuously passed through the tubular reaction zone to form a homogeneous starch hydrolyzate .

2. Method in accordance with claim 1, characterized in that the temperature and pressure of the hot starch liquid are selectively regulated to form a starch hydrolyzate with a predetermined D.E. value.

3. Method in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the first, higher pressure is at least 20 kg/cm <2> .

4. Method according to one of claims 1-3, characterized in that the first high pressure is 2 at least 3 5 kg/cm .

5. Method in accordance with one of claims 1-4, characterized in that the second high pressure is at least 7 kg/cm 2. ^

6. Method in accordance with claim 4, characterized in that the second high pressure is at least 10 kg/cm 2.

7. Method in accordance with claim 6, characterized in that the pressure drop between the first and the second high pressure is at least 20 kg/cm 2 .

8. Method according to one of claims 1-7, characterized in that the temperature in the hot starch liquid is at least 125°C.

9. Method according to one of claims 1-7, characterized in that the temperature in the hot starch liquid is at least 135°C.

10. Method according to one of claims 1-9, characterized in that the narrowed zone has a cross-sectional area that is less than 25% of the cross-sectional area of the tubular heating zone.

11. Method in accordance with claim 10, characterized in that the narrowed zone has a length: diameter ratio of at least 4:1,

12. Method in accordance with claim 10 or 11/characterized in that the narrowed zone comprises at least one opening, each opening having a diameter of no more than 3 mm.

13. Method in accordance with one of claims 1-12, characterized in that the tubular reaction zone comprises a downstream, narrowed zone for regulating the pressure in the reaction zone.