Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania skrobi i glutenu z maki pszennej i urzadzenie do oddzielania skrobi i glutenu z maki pszennej.Jak dobrze wiadomo, hydrocyklon ma komore promieniowa symetryczna, zwana dalej komora wi¬ rowa, zbiezna stozkowo na calej dlugosci albo na jej wiekszej czesci i majaca w szerszym koncu otwór wylotowy na doprowadzane medium oraz przeciwlegle osiowe otwory wylotowe. Ciecz do¬ prowadzana w sposób ciagly pod cisnieniem przez otwór wlotowy, tworzy w komorze wir, w którym predkosc katowa zwieksza sie w kierunku od we¬ wnetrznej powierzchni komory ku srodkowi wiru.Ciecz ta wyplywa z koniory w sposób ciagly przez usytuowane w przeciwleglym koncu osiowe otwory wylotowe. Gdy ciecz zawiera porwane przez siebie czastki stale, to ich ruch w komorze wirowej pod¬ lega dzialaniu sil: odsrodkowej i dosrodkowej.Czastki te moga opuszczac hydrocyklon przez ot¬ wór wylotowy w szerszym koncu albo przez wierz¬ cholkowy otwór wylotowy, zaleznie od predkosci opadania czastek w statycznej masie cieczy. Hy- drocyklony stosowane z powodzeniem do oddzie¬ lania czastek o róznym skladzie na frakcje czas¬ tek o róznej predkosci opadania.Hydrocyklony stosowano w szerokim zakresie w przemysle skrobiowym do odzyskania skrobi z ku¬ kurydzy. W opisie patentowym St. Zjedn. Am. Pn. nr 2669'810 przedstawiono sposób zastosowania hy- drocyklonu do odzyskiwania skrobi. Papke skro- 10 biowa przepuszcza sie przez szereg stopni hydro- cyklonów w przeciwpradzie z woda pluczaca. Kaz¬ dy z tych stopni zawiera duza liczbe hydrocyklo- nów pracujacych równolegle. Dzieki takiemu zasto¬ sowaniu hydrocyklonów mozna otrzymac gesta za¬ wiesine czystej skrobi, stanowiaca duza czesc cal¬ kowitej zawartosci skrobi w sjinimieniu doprowa¬ dzanego medium, jako frakcje wyplywajaca z hy¬ drocyklonów przez wierzcholek, tak zwana frakcje dolna.Znane jest z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 4132 566 i ze zgloszenia pa¬ tentowego Wielkiej Brytanii nr 2 032 245 stosowa¬ nie hydrocyMonów w przetwórstwie papki z maki 15 pszennej.Uzycie hydrocyklonów do oddzielania skrobi pszennej i glutenu ma w porównaniu z innymi znanymi sposobami te zalete, ze wymaga uzycia znacznie mniejszych ilosci wody na jednostke ilos- 20 ciowa maki, dzieki czemu ilosc energii konieczna do odparowania zanieczyszczoinej wody i utrzyma¬ nia objetosci scieków w dopuszczalnych granicach jest znacznie mniejsza. Ponadto duze sily poprzecz¬ ne, powstajace w hydirocyklonach, powoduja wstep¬ ne przygotowanie glutenu ulatwiajace jego oddzie- latnie, dzieki czemu otrzymuje sie duzy uzysk glu¬ tenu o wysokiej jakosci albo co jest znacznie waz¬ niejsze, jego nierozpuszczalnego skladnika protei¬ nowego, równiez i z miekkiej maki pszennej. Jed¬ nakze znane sposoby oddzielnego uzyskiwania skro- 25 134 6373 134 637 4 bi i glutenu z papki z maki pszennej za pomoca hydrocyklonów maja te wade, ze uzysk skroibi pierwszego gatunku jest mniejszy, niz mozna by oczetowac,- .., ,^ Jj^cjmowand wlete badan co do przyczyn mniej¬ szej wydajnosci hydrocyklonów przy przeróbce pajpki z maki pszennej w celu rozwiazania tego problemu. Zk mozliw4 przyczyne mniejszej wydaj¬ nosci uaaaeo-fiaczególny rozklad wielkosci czastek skrobi stanowiacej skladnik pszenicy. Typowy jest rozklad czastek skrobi w pszenicy w oddzielnych obszarach w zaleznosci od ich wielkosci, takich jak ;wz przyblizeniu od 2 do 8 mikrometrów i w przy¬ blizeniu od 12 do 40 mikrometrów. Jednakze do¬ swiadczenia wykazaly, ze wylacznej albo glównej przyczyny ograniczonej wydajnosci oddzielania na¬ lezy szukac gdzie indziej.Niniejszy wynalazek jest oparty na odkryciu, ze obecnosc wlókien i pentozanów w strumieniu me- dium doprowadzanego do hydrocyklonu wplywa ujemnie na dzialanie tego ostatniego. Wydaje sie, ze to ujemne dzialanie mozna przypisac wplywo¬ wi, jaki wlókna i pentozany, a zwlaszcza te ostat¬ nie, wywieraja na lepkosc papki, gdy sa poddane dzialaniu poprzecznych sij, wystepujacych w wirze cieczy. Zwiekszenie lepkosci cieczy w hydrocyklo- nie zmniejsza jego wydajnosc wskutek zmniejsze¬ nia udzialu energii strumienia doprowadzanego me¬ dium, która jest przetwarzana w energie kinetycz¬ na ruchu wirowego w poblizu srodka wiru. Ta os¬ tatnia energia powinna byc jak najwieksza dla uzyskania najwiekszej ? wydajnosci oddzielania, zwlaszcza w odniesieniu do czastek bardzo ma¬ lych.Wspomniany ujemny wplyw staje sie obecnie powazniejszy, poniewaz w dzisiejszych czasach ko¬ nieczne jest zmniejszenie zuzycia wody w zakla¬ dach wytwarzajacych skrobie pszenna celem zmniejszenia albo wyeliminowania kosztów odpro¬ wadzania albo odparowywania scieków technolo¬ gicznych. Im mniejsza jest ilosc wody przeplywa¬ jacej przez uklad, #tyim wieksze jest stezenie pen¬ tozanów.. Sposób wedlug wynalazku polega na doprowa¬ dzeniu wodnej papki z maki pszennej do pierwszej sekcji urzadzenia hydinrcykloinowego, z której od¬ prowadza sie 'dolina frakcje, bogata w skrobie oraz górna frakcje, zawierajaca gluten i troche skrobi. Nagromadzony gluten usuwa sie z górnej frakcji za pomoca sit, a pozostala po przecedzeniu Szesc górnej faartkcji, zawierajaca skrobie, i dolna frakcje z pierwszej sekcji urzadzenia hydrocyklo- nowego odwirowuje sie/ dla oddzielenia zawieraja¬ cej pentozany wodnej frakcji jako produktu gór¬ nego wirowania, a nastepnie produkt dolny z wi- rów^ doprowadza sie do drugiej sekcji urzadzenia .hydrocyklonowego, w której plucze sie w przeciiw- prajdzie z woda i z której odprowadza sie jako frakcje dolnastezona skrobie.Korzystnie odwirowiuje sie wode w ilosci takiej, alby có:najimniej glówna czesc pentozanów zawar¬ tych w frakcji doprowadzanej do wirówki byla odprowadzana z wirówki jako produkt górny.' Korzystnie co najmniej czesc dolnej frakcji z pierwszej sekcji urzadzenia hydrocyklonowego fil¬ truje sie dla usuniecia wlókien. Podzielenie urza¬ dzenia oraz usuwanie z papki pentozanów albo pentozanów i wlókien przed obróbka w cyklonach oczyszczajacych daje wazne korzysci z uwagi na wieksza wydajnosc oddzielania tych cyklonów.Wieksza wydajnosc hydrocyklonów oczyszczaja¬ cych oznacza, ze dla danych ilosci swiezej wody i zuzycia energii mozna uzyskac znacznie wieksza ilosc skrobi pszennej pierwszego (A) gatunku. Pró¬ by wykazuja, ze przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku, w którym co najmniej wieksza czesc pentozanów i wlókien jest usuwana miedzy obrób¬ kami w pierwszej i drugiej sekcji hydrocyklonu, uzysk skrobi pszennej, wyrazony jako udzial pro¬ centowy ciezaru maki pszennej, moze byc znacz¬ nie wiekszy od najlepszego uzysku osiagnietego do¬ tychczas za pomoca hydrocyklonów przy porówny¬ walnych warunkach prowadzenia procesu i zuzycia swiezej wody. Wiekszy uzysk skrobi jest szczegól¬ nie widoczny w przypadku czastek skrobi pszen¬ nej o rozmiarach lezacych w nizszym zakresie — ponizej 10 mikronów.Inna wazna korzyscia jest fakt, ze sposób moze jednoczesnie dawac duzy uzysk nierozpuszczalnej proteiny, bedacej cennym glównym skladnikiem oddzielonego glutenu.Sposób wedlug wynalazku daje sie stosowac do przerobu maki pszennej twardej i miekkiej, w tym maki razowej. Jego przydatnosc do przerobu miek¬ kiej maki pszennej jest szczególnie cenna, gdyz oddzielanie glutenu z takiej maki sprawia nor¬ malnie wiecej trudnosci.Urzadzenie do oddzielania skrobi i glutenu za¬ wierajace bakterie hydrocyklonów, majaca duza liczbe stopni, srodki doprowadzajace do baterii hy¬ drocyklonów papke i wode, dla przeciwpradowego plukania, dla oddzielenia górnej frakcji zawieraja¬ cej gluten i male ilosci skrobi, zgodnie z wyna¬ lazkiem ma baterie hydrocyklonów podzielona na pierwsza sekcje, z której odprowadza sie dolna frakcje, zawierajaca przeplukana skrobie.Urzadzenie ma wirówke usytuowana pomiedzy pierwsza sekcja i druga sekcja baterii hydrocyk¬ lonów oraz stanowisko filtracyjne do oddzielania nagromadzonego glutenu z frakcji górnej odpro¬ wadzanej z pierwszej sekcji baterii hydrocyklonów, dla dostarczenia pozostalej czesci frakcji górnej za¬ wierajacej skrobie i, równiez dolnej frakcji odpro¬ wadzanej z pierwszej sekcji baterii hydrocyklo¬ nów do wirówki, oddzielajacej wode lacznie z pen- tozanaimi stanowiaca górna frakcje i doprowadza¬ jaca dolna frakcje do drugiej sekcji baterii hydro¬ cyklonów. Pomiedzy pierwsza sekcja baterii hy¬ drocyklonów a wirówka usytuowane jest stanowis¬ ko filtracyjne, do oddzielania wlókien z co naj¬ mniej czesci frakcji dolnej z pierwszej sekcji ba¬ terii hydrocyklonów przed podaniem tej czesci frakcji dolnej wirówki.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, przedstawiajacym schemat technologiczny urzadzenia do oddzielania skrobi! glutenu z maki pszennej.Sposób wedlug wynalazku polega na doprowa¬ dzeniu wodnistej papki z maki do pierwszej sekcji urzadzenia hydrocyklonowego, z której odprowa- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 134 637 e dza sie dolna frakcje, bogata w skrobie oraz gómafrakcje zawierajaca gluten i troche skrobi.Nagromadzony gluten usuwa sie z górnej frakcji za pomoca sit, a pozostala po przecedzeniu czesc tej frakcji zawierajaca skrobie i dolna frakcje z pierwszej sekcji urzadzenia hydrocyklonowego pod¬ daje sie obróbce dla zmniejszenia zawartosci pen- tozanów, a nastepnie doprowadza sie do drugiej sekcji urzadzenia hydrocyklonowego, z której od¬ prowadza sie jako frakcje dokia stezona skrobie.W tyim sposobie hydrocyklony pierwszej sekcji maja jedynie spowodowac zgrubne oddzielenie dla usuniecia glutenu z papki. Wplyw obecnosci pen¬ tozanów w papce na przebieg tego oddzielania jest stosunkowo nieznaczny. W tych hydrocyklonach, które mozna nazwac cyklonami glutenowymi, glu¬ ten jest poddawany dzialaniu sil poprzecznych co ulatwia jego gromadzenie sie w wiejksze skupiska w postaci brylek albo wlókien. Ponadto sily te powoduja uwalnianie skrobi zwiazanej z glutenem.Pierwsza sekcja hydrocyklonów moze zawierac przykladowo od dwóch do szesciu stopni hydro- cyklonów polaczonych, szeregowo. Korzystne jest zasilanie tych hydrocykflonów pod stosunkowo du¬ zym cisnieniem, dOa wyitwoafczenia \duzych sil po¬ przecznych, dla wstepnego prizygotowaoia glutenu.Przed doprowadEeniem do hyidroc^^klonów gluteno¬ wych papka maczna moze byc poddana dzialaniu sil poprzecznych przez ugniatanie, mieszanie albo w inny sposób, znany w przemysle skrobiowym, dla ulatwienia uwodnienia i rozbudowy glutenu, co dodatkowo ulatwia jego nastepne usuniecie.Nagromadzony gluten mozna usunac z frakcji górnej, wychodzacej z cyklonów glutenowych, za pomoca sit zwanych sitami glutenowymi, a pozo¬ stalosc po tym filtrowaniu mozna nastepnie dodac od frakcji dolnej zawierajacej skrobie przed pod¬ daniem jej dalszej obróbce dla usuniecia pento¬ zanów.W celu uzyskania najlepszych wyników pento- zany powinny zostac mozliwie calkowicie usuniete z papki doprowadzanej do drugiej sekcji urzadze¬ nia. Jednakze uzyskanie praktycznie calkowitego ich usuniecia nie jest konieczne po to, aby osiag¬ nac znaczna poprawe uzysku skrobiii. Pentozany wykazuja wyrazne powinowactwo z woda i co naj¬ mniej wieksza czesc ich zawartosci w papce mozna usunac przez odebranie z niej wiekszej czesci wody za pomoca wirówki. Dzialanie wirówki nie jest zalezne od lepkosci wirowanego medium tak jak w hydrocyklonie. Przy uzyciu wirówki pentozany sa szybko oddzielane i odprowadzane razem z wo¬ da i rozpuszczalnymi zanieczyszczeniami jako od¬ plyw z wirówki. Ten ostatni mozna ponownie wprowadzic do obiegu w charakterze wody tech¬ nologicznej, przykladowo na stanowisku mieszania i ugniatania maki z woda, przy czym wszelki nad¬ miar wyparowuje. Stopien odwodnienia przez wi¬ rówke moze byc taki, ze doprowadza papke do odpowiedniej gestosci, kwalifikujacej do wprowa¬ dzania jej do drugiego stopnia urzadzenia.Jak wskazano uprzednio, dalszym odkryciem pod¬ czas badan prowadzonych do niniejszego wynalaz¬ ku bylo to, ze obecnosc wlókien, zwlaszcza o wiel¬ kosci okolo 150 mikrometrów do 200 mikrometrów w strumieniu medium doprowadzanego do hydro¬ cyklonów drugiej sekcji urzadzenia, które mozna nazwac cyklonami oczyszczajacymi, moze równiez wplywac ujemnie na ich wydajnosc oddzielania.Jakkolwiek poprawe uzysku skrobi mozna uzyskac bez usuwania wlókien albo bez usuwania znacz¬ niejszej ilosci wlókien z papki doprowadzanej do tych cyklonów, to jednak pozadane jest wlaczenie etapu usuwania wlókien dla mozliwie najwydat¬ niejszego zwiekszenia tego uzysku. Duza czesc wlókien mozna usunac przez filtrowanie co naj¬ mniej tej czesci papki, która stanowi odplyw dolny cyklonów glutenowych. Sito albo zestaw sit uzyte do oddzielania wlókien moga równiez usunac pew¬ ne ilosci pentozanów i pentozanów polaczonych z wlóknami.Druga sekcja urzadzenia zawierajaca cyklony o- czyszczajace, moze miec przykladowo od szesciu do dwunastu stopni hydrocyklonów, W baterii tej plu¬ cze sie skrobie, w ptrzeciwpradzie, woda dla usu¬ niecia wiekszosci pozostalych zanieczyszczen roz¬ puszczalnych i nierozpuszczalnych.Sposób wedlug wynalazku realizuje sie za po¬ moca urzadzenia do oddzielania skrobi i glutenu z maki pszennej. Na stanowisku 1 make pszenna i wode laczy sie ze soba, ugniata i/albo miesza w sposób znany specjalistom branzy. Otrzymana papke pompuje sie do pierwszej sekcji 2 baterii hydrocyklonów, gdzie nastepuje oddzielenie papki «na frakcje bogata w skrobie, która wyplywa do¬ lem, oraz frakcje górna, zawierajaca gluten i nie¬ co skrobi. Ta druga frakcja jest filtrowana na pierwszym urzadzeniu 3 filtracyjnym.W nastepstwie powtarzajacego - sie dzialania na papke poprzecznych sil, zwlaszcza w hydrocyklo¬ nach, gluten skupia sie i moze 6yc odcedzony na sitach z: otworami o srednicy 0,3 mm — 2 mm.Papke przechodzaca przez sita dodaje sie do frak¬ cji dolnej z pierwszej sekcji 2 bateriiii hydrocyk¬ lonów i filtruje sie na pierwszym stanowisku 4 filtracyjnym, gdzie na sitach z otworem o sredni¬ cy 50 mikrometrów — 150 mikrometrów zatrzy¬ muje sie czesc pentozanów i wlókna oraz wyplu¬ kuje z niej skrobie. Eiltrat z pierwszego stanowis¬ ka 4 filtracyjnego doprowadza sie nastepnie do wirówki 5, gdzie wiekszosc pozostalych pentoza¬ nów, wykazujacych wyrazne powinowactwo z wo¬ da, zostaje usunieta w odplywie górnym, dajacym sie uzyc jako woda technologiczna w róznych sek¬ cjach.Wirówka 5 bedaca oddzielaczem mechanicznym, jest znacznie mniej wrazliwa niz hydrocyklony na wzrost lepkosci i moze latwo skupic praktycznie wszystkie czastki skrobi w swoim wplywie dol¬ nym. Sita 4 i wirówka 5 sa wstawione pomiedzy pierwsza sekcja 2 i druga sekcja 6 baterii hydro¬ cyklonów. Druga sekcja 6 baterii hydrocyklonów zawiera szereg 6 do 12 stopnii hydrocyklonów, na których skrobie plucze sie swieza woda w prze- ciwpradzie, dla usuniecia pozostalosci rozpuszczal¬ nych ii nierozpuszczalnych zanieczyszczen i dostar¬ czenia papki skrobi gatunku pierwszego, tak zwa¬ nej skrobi gatunku „A".Wyplyw górny drugiej sekcji 6 doprowadza sie do stanowiska 7 zageszczania i odwodniania, dla 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60134 637 7 8 skrobi gaitumteu ,,B". Wylpiyw górny ze stanowiska 7 moze byc takze uzytty jiako woda technologiczna w róznych sekcjach instalacji!, nadmiar tej wody zostaje wyparowany w wyparce 8. Koncentrat z wyparki 8 zawiera mineraly, pentozany i nieco uplynnionej skrobi. Ilosc wody technologicznej, któ¬ ra powinna zostac odparowana, dla unikniecia wy¬ lewania wody do kanalów, jest nie wiejksza, niz póltoralkrotny ciezar maki.Opisany uklad moze byc zmieniany na wiele sposobów bez waznego naruszeniia ogólnej wydaj¬ nosci, dopóki bateria hydrocyklonów jest rozdzie¬ lona na dwie sekcje, pomiedzy którymi umieszczo¬ no urzadzenie do zmniejszenia ilosci pentozanów.Pozadane jesit utrzymywanie temperatury wody w calym procesie w granicach od 30° do 415°.Przyklad. Stosujac instalacje wedlug wynalazku do uzyskiwania skrobi i glutenu z miekkiej maki pszennej, otrzymano nastepujace wielkosci uzysku przy uzyciu swiezej wody wynoszacym 22 m3/tone maki: ruizysk nierozpuszczalna proteina (w oparciu o zawartosc nierozpuszczalnej proteiny w mace) 94% skrobia gatunku „A" (w oparciu o suche cialastale) 59(°/o skrobia gatunku „B" (w oparciu o suche cialastale) 17°/o Dla porównania przy prowadzeniu procesu bez usuwania pentozanów albo wlókien stwierdzono, ze nawet po zwiekszeniu zuzycia swiezej wody do 4 m3/tone maki uzysk nierozpuszczalnej proteiny wynosil tylko 881%, uzysk skrobi gatunku „A" — 54%, a skrobi gatunku „B" — 19!%. To duze zu¬ zycie wody mogloby zostac znacznie zmniejszone przez usuwanie tylko pentozanów, lecz wydajnosc oddzielania bylaby tak duza, jak w powyzszym przykladzie.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób do oddzielania skrobi i glutenu z maki pszennej, zawartych w wodnej papce z maki pszen¬ nej, za pomoca urzadzen hydrocyklonowych, w któ¬ rych skrobie plucze sie w przeciwpradzie z woda pluczaca, znamienny tym, ze doprowadza sie wod¬ na pa;pke z maki pszennej do pierwszej sekcji u- rzadzenia hydrocyklonowego, z której odprowadza sie dolna frakcje, bogata w skrobie oraz górna frakcje, zawierajaca gluten i troche skrobi, przy czym usuwa sie nagromadzony gluten z górnej frakcji za pomoca sit, a pozostala po przecedze¬ niu czesc górnej frakcji, zawierajaca skrobie, i dol¬ na frakcje z pierwszej sekcji urzadzenia hydrocy¬ klonowego odwirowuje sie, dla oddzielenia zawie¬ rajacej pentozany wodnej frakcji jako produktu górnego, a nastepnie produkt dolny z wirówki do¬ prowadza sie do drugiej sekcji urzadzenia hydro¬ cyklonowego, w której skrobie plucze sie w prze¬ ciwpradzie z woda i z której odprowadza sie jako frakcje dolna stezona skrobie. 2. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze odwirowuje sie wode w ilosci takiej, aby co naj¬ mniej glówna czesc pentozanów zawartych w frak¬ cji doprowadzanej do wirówki byla odprowadzana z wirówki jako produkt górny. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najmniej czesc dolnej frakcji z pierwszej sekcji urzadzenia hydrocyklonowego filtruje sie dla usu¬ niecia wlókien. 4. Urzadzenie do oddzielania skrobi i glutenu obecnych w zawierajacej pentozany wodnej papce z maki pszennej, zawierajace baterie hydrocyklo¬ nów, majaca duza liczbe Stopni, srodki doprowa¬ dzajace do baterii hydrocyklonów papke i wode dla przeciwpradowego plukania, dla oddzielenia górnej frakcji zawierajacej gluten i male ilosci skrobi, znamienne tym, ze bateria hydrocyklonów jest podzielona na pierwsza sekcje (2), z której od¬ prowadza sba górna frakcje, zawierajaca gluten i male ilosci skrobi, i druga sekcje (6), z której od¬ prowadza sie dolna frakcje, zawierajaca przeplu¬ kana skrobie, przy czym urzadzenie ma wirówke (5), usytuowana pomiedzy pierwsza sekcja (2) i druga sekcja (6) baterii hydrocyklonów, oraz sta¬ nowisko filtracyjne (3), do oddzielania nagroma¬ dzonego glutenu z frakcji górnej odprowadzanej z pierwszej sekcji (2) baterii hydrocyklonów, dla dostarczenia pozostalej czesci frakcji górnej zawie¬ rajacej skrobie i równiez dolnej frakcji odprowa¬ dzanej z pierwszej sekcji (2) baterii hydrocyklo¬ nów do wirówki (5), oddzielajacej wode lacznie z pentozanami stanowiaca górna frakcje i doprowa¬ dzajacej dolna frakcje do drugiej sekcji (6) ba¬ terii hydrocyklonów. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze pomiedzy pierwsza sekcja (2) baterii hydro¬ cyklonów a wirówka (5) usytuowane jest stanowis¬ ko filtracyjne (4), do oddzielania wlókien z co naj¬ mniej czesci frakcji dolnej z pierwszej sekcji (2) baterii hydrocyklonów, przed podaniem tej czesci frakcji dolnej do wirówki (5). 10 15 20 26 30 35 40 45134 637 ? _j f 5 ' I iz PL