PL211403B1 - Zastosowanie urządzenia przetwarzającego ziemniaki w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, do ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211403 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 362271 ^{(51) Int.Cl.}

A23L 1/20 (2006.01) C08B 30/04 (2006.01) A23J 1/14 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 18.09.2003

Zastosowanie urządzenia przetwarzającego ziemniaki w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, do ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej

	(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:	ROQUETTE FRERES, Lestrem, FR
18.09.2002, FR, FR0211547	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 22.03.2004 BUP 06/04	JEAN-PAUL SALOME, Vieux Berquin, FR JEAN-MARC VERRIN, Beuvry-les-Bethune, FR CLAUDE FACHE, Beuvry la Foret, FR ROBERT HOUARD, Saint-Floris, FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.05.2012 WUP 05/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Ewa Wojasińska

PL 211 403 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie urządzenia przetwarzającego ziemniaki w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, do ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej, to znaczy skrobi, białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych.

Wynalazek umożliwia zatem, przez szczególne zastosowanie przynajmniej jednego z urządzeń zapożyczonych z krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, ekstrakcję i rafinację składników mąki grochowej, tak, że nie jest konieczne wstępne usuwanie składników grochu w postaci włókien wewnętrznych.

W znaczeniu zastosowanym w wynalazku przez krochmalnię wytwarzającą skrobię ziemniaczaną rozumie się jednostkę przemysłową do ekstrakcji skrobi ziemniaczanej, białek i pulpy ziemniaczanej (włókien).

W znaczeniu zastosowanym w wynalazku również przez urzą dzenia krochmalni wytwarzaj ą cej skrobię ziemniaczaną rozumie się hydrocyklony i sita stosowane w fazie ekstrakcji skrobi oraz osadniki odśrodkowe stosowane w fazie ekstrakcji białek z wód wegetacyjnych ziemniaka.

Wynalazek dotyczy przeprowadzenia pierwszego sposobu ekstrakcji i rafinacji składników mąki z grochu stosują cego osadniki odśrodkowe, nastę pnie sita w konfiguracji stosowanej w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną.

Wynalazek dotyczy przeprowadzenia drugiego sposobu ekstrakcji i rafinacji składników mąki z grochu stosującego hydrocyklony, nastę pnie osadniki odśrodkowe w konfiguracji stosowanej w krochmalni wytwarzają cej skrobię ziemniaczaną .

W szczególności pierwszy aparat do ekstrakcji składników mąki z grochu zawiera, jako urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, osadniki odśrodkowe, a następnie sita.

Drugi aparat do ekstrakcji składników mąki z grochu zawiera, jako urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, hydrocyklony, a następnie osadniki odśrodkowe.

Opis tych urządzeń i ich zastosowania w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną jest dobrze udokumentowany w stanie techniki. Przykładowo można więc przytoczyć patenty EP 443692 lub EP 517965 dotyczące stosowania w krochmalniach hydrocyklonów lub patent FR 2256727, dotyczący stosowania w krochmalni osadników odśrodkowych.

Praktykowi w tej dziedzinie wiadomo jest, że krochmalnie wytwarzające skrobię ziemniaczaną najlepiej funkcjonują w ciągu 4 do 6 miesięcy w roku.

Przemysłowcy dążą do waloryzacji tych urządzeń krochmalniczych w czasie między kampaniami w celu zapewnienia wykorzystania wyposażenia w ciągu całego roku.

Jak wiadomo, jedyne adaptacje urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną do innych roślin w celu wykorzystania wyżej wspomnianych urządzeń w czasie między kampaniami miały na celu obróbkę rzepaku lub waloryzację traw, zwłaszcza lucerny, lub naci buraków pastewnych.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO 93/16109 przedstawia adaptację urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, która dotyczy frakcjonowania, we wspólnych urządzeniach i w przemiennych kampaniach, ziemniaka i rzepaku.

Urządzenia wspólne w obróbce dwóch roślin składają się z urządzenia krajającego, osadnika odśrodkowego, sita odśrodkowego, parnika, parownika, atomizatora, wirówki i suszarki pętlowej, do których dodaje się oddzielacz oleju do obróbki rzepaku, lub do których dodaje się urządzenie do mycia, osadnik, ciągły parnik i próżniowy filtr obrotowy do obróbki ziemniaka.

Jednakże urządzenie normalnie stosowane do obróbki ziemniaka jest tu faktycznie szczególnie zmodyfikowane w taki sposób, by móc obrabiać wyłącznie rośliny oleiste, w celu ekstrakcji oleju, a wię c tej modyfikacji nie moż e zaadaptować do grochu.

Wobec tego międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO 93/16109 przedstawia przede wszystkim modyfikację sposobu obróbki ziemniaka w celu zapewnienia ekstrakcji oleju i białek z rzepaku za pomocą szczególnej obróbki enzymatycznej oraz dodanie szczególnego wyposażenia dodatkowego, w tym przypadku oddzielacza oleju.

Nic nie sugeruje więc, że zastosowane urządzenia można by zaadaptować do grochu nie będącego rośliną oleistą, w odróżnieniu od tego przedstawia się natomiast możliwość adaptacji tego sposobu dla innych roślin oleistych lub oleobiałkowych, takich jak słonecznik, soja lub len.

Międzynarodowe zgłoszenia patentowe WO 00/40787 i WO 00/40788 przedstawiają inną adaptację urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną dla innych roślin w celu waloryzacji trawy lub roślin zmodyfikowanych genetycznie.

PL 211 403 B1

Ta adaptacja, w której stosuje się sprzęt do rozdrabniania i sprzęt będący odśrodkowymi sitami stożkowymi w urządzeniach krochmalni wytwarzających skrobię ziemniaczaną, umożliwia uzyskanie przede wszystkim frakcji włóknistych roślin takich, jak trawa, nacie ziemniaka, nacie grochu lub liście i szyjki korzenne buraków pastewnych.

Soki filtracyjne tych roślin poddaje się obróbce przez flokulację, tak jak czerwone wody ziemniaków, aby wyekstrahować z nich z jednej strony białka w postaci izolatów, a z drugiej strony syrop cukrowy.

Obróbka roślin zmodyfikowanych genetycznie, przedstawiona w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 00/40788, ma na celu uzyskanie cząsteczek o znaczeniu terapeutycznym w soku filtracyjnym.

Sposoby przedstawione w tych dwóch międzynarodowych zgłoszeniach patentowych mają na celu waloryzację materiałów roślinnych zwykle zaliczanych do niższych kategorii w celu uzyskania z nich części włóknistej, głównie do zastosowań papierniczych (wytwarzanie masy celulozowej).

W mię dzynarodowym zgł oszeniu patentowym WO 00/40787 jest mowa o obróbce grochu, lecz jedynie co się tyczy części trawiastej grochu, tj. naci.

Ograniczenia technologiczne związane z oddzielaniem skrobi i białek z nasiona grochu są całkiem innego rodzaju niż te, które napotyka się przy oddzielaniu cukrów i białek z soków filtracyjnych naci grochowych.

Groch jest warzywem, którego zawartość białek w nasionach zmienia się od 25 do 35%, zawartość skrobi wynosi od 35 do 50%, zawartość włókien (celuloza i chemiceluloza) zmienia się od 12 do 18%, zawartość substancji rozpuszczalnych zmienia się od 8 do 12%, a zawartość lipidów zmienia się między od 1 do 2%.

Groch, tak jak i bób pastewny, ze względu na jego dużą zawartość białek historycznie stosowano jako produkt zastępujący soję w żywieniu bydła.

Około 95% z tych zastosowań pojawia się zatem w żywieniu bydła i drobiu jako źródło podstawowych aminokwasów, takich jak lizyna.

Z tego powodu tradycyjnie celem ekstrakcji i rafinacji składników grochu jest jedynie część biał kowa.

Jednakże skrobię grochową, bogatą w amylozę, można waloryzować dla pewnych zastosowań spożywczych i niespożywczych, o ile tylko jest ona dostatecznie rafinowana.

Włókna wewnętrzne grochu można również wykorzystać w pewnych zastosowaniach spożywczych (wysoka zdolność retencji wody, zdolność wiążąca i stabilizująca), a nawet farmaceutycznych, pod warunkiem dostatecznej rafinacji.

Ponieważ większość klasycznych sposobów ekstrakcji składników grochu ma na celu część białkową, skrobia i włókna wydzielane są więc jedynie w sposób pośredni i w stanie niedostatecznej rafinacji.

Jak przedstawia to ogólnie VOSE i in. w periodyku Cereal Chemistry, 1980, 57(6), str. 406-416, specjaliści w dziedzinie ekstrakcji składników grochu wykorzystują rozwój techniczny klasycznego sposobu obróbki kukurydzy metodą mokrą, łącząc go z technikami wywodzącymi się z przemysłu izolatów nasion sojowych.

Pierwszy etap sposobów ekstrakcji białek z grochu polega bądź na poddaniu grochu moczeniu w wodzie i nast ę pnie rozdrabnianiu w fazie mokrej, bą d ź na wytworzeniu mą ki z grochu wstę pnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego i rozdrobnionego, a następnie umieszczeniu tak otrzymanej mąki w wodzie.

Wiadomo, że białka grochowe charakteryzują się rozpuszczalnością w wodzie tylko 85% przy obojętnym pH i że rozpuszczalność wyżej wspomnianych białek rośnie ze wzrostem pH zawiesiny.

W tych sposobach poprzedniego stanu techniki doprowadza się wię c wyż ej wspomnianą zawiesinę grochu przed rozdrabnianiem lub mleko mączne pochodzące z rozdrobnionego grochu do pH 9 dodając wodorotlenek wapnia lub wodorotlenek sodu w celu rozpuszczenia białek do ponad 95% (metoda zwana moczeniem alkalicznym).

Odwirowanie tej zawiesiny mąki prowadzi do otrzymania dwóch frakcji.

Frakcja lekka odpowiada roztworowi białkowemu, który trzeba suszyć lub rozpylać w celu otrzymania koncentratu białkowego mającego zawartość białek rzędu 60%.

Frakcja ciężka zawiera skrobię z zawartością jednakże jeszcze 6% białek.

PL 211 403 B1

Jest więc konieczne powtórzenie etapu moczenia alkalicznego tej frakcji bogatej w skrobię w celu uzyskania z niej połączonych białek i dołożenie starań, aby otrzymać frakcję zawierającą zasadniczo skrobię.

Nawet w tych warunkach frakcja skrobi grochowej zawiera jeszcze 2% pozostałych białek, co jest dalekie od stanu zadawalającego; dostateczny stopień czystości można określić jako zawartość co najwyżej 0,5% pozostałych białek.

Aby zaradzić problemowi otrzymywania białek grochowych o lepszej jakości, przedstawione są inne metody, które prowadzą raczej do wytwarzania grochowych izolatów białkowych.

Te grochowe izolaty białkowe faktycznie otrzymuje się przez proces selektywnego strącania białek w ich punkcie izoelektrycznym lub pI (przez koagulację) w temperaturze otoczenia lub w wyższej (aż do temperatury wrzenia), lecz także przez zastosowanie rozpuszczalników organicznych lub ponadto przez zastosowanie środowisk o dużej sile jonowej.

Te izolaty można również otrzymać za pomocą metod membranowych typu ultrafiltracji.

Ilustracja tych metod strącania białek przy ich pl znajduje się, na przykład, w stanie techniki przedstawionym w patencie DD 275609.

W sposobie przedstawionym w tym patencie najpierw biał ka ekstrahuje się przy pH alkalicznym przez obróbkę mąki grochowej metodą mokrą z wodorotlenkiem wapnia, następnie strąca się białka przy ich pl przez obniżenie pH środowiska za pomocą kwasu fosforowego do wartości rzędu 4,6.

Sposób ten jest dalece niezadowalający, ponieważ ciecz sklarowana nad osadem zawierająca białka jeszcze rozpuszczalne musi zostać poddana ponownej obróbce za pomocą wodorotlenku wapnia w celu usunięcia nadmiaru kwasu fosforowego, następnie ogrzana do temperatury zawartej od 80 do 150°C w celu zawrócenia do obiegu i ponownego wykorzystania podczas przyszłych ekstrakcji.

Wyizolowane białka są czyściejsze, lecz dokonuje się tego kosztem wydajności uzyskiwania białek, a przy tym nie poprawia się zawartość frakcji skrobi i włókien wewnętrznych.

Z przemysłowego punktu widzenia rozwlekły charakter i ciężkość tego sposobu nie czynią go szczególnie atrakcyjnym.

Patent US 4766204 przedstawia sposób, który umożliwia lepsze wydzielenie białek ze skrobi lub z cukrów roślin strączkowych, takich jak groch lub bób, przy czym można częściowo uwolnić się od obróbki alkalicznej.

Sposób ten polega na przeprowadzeniu w zawiesinę mąki z rośliny strączkowej, drobno rozdrobnionej, w wodzie o pH zawartym od 2 do 10.

Wynalazcy tego patentu zalecają jednakże przeprowadzenie mąki w zawiesinę w środowisku kwaśnym, korzystnie pH zawarte od 2,2 do 3,2, w celu uniknięcia powstawania nieprzyjemnych zapachów lub smaków w białkach uzyskanych na końcu sposobu ekstrakcji.

Następnie poddaje się tę słabo zakwaszoną zawiesinę mąki pierwszemu etapowi przesiewania w celu usunięcia włókien wewnętrznych grochu.

Ten pierwszy etap jest konieczny z uwagi na to, że włókna wewnętrzne grochu bardzo łatwo wiążą się ze skrobią i białkami grochu. Należy więc zwielokrotnić przemywania tych włókien w celu wyekstrahowania z nich skrobi lub połączonych białek.

Przed wszystkimi etapami ekstrakcji oraz oddzielania skrobi i białek w ścisłym tego słowa znaczeniu zaleca się zdecydowanie usunięcie frakcji włókien wewnętrznych najszybciej jak jest to możliwe w pierwszych etapach stosowanych sposobów.

Po tym etapie przesiewania przeprowadza się odwirowanie zawiesiny pozbawionej włókien wewnętrznych w celu wytworzenia fazy lekkiej zawierającej w większości białka i fazy ciężkiej zawierającej w większości skrobię.

W końcu należy dostosować pH tych faz lekkiej i ciężkiej tak, aby wydzielić z nich odpowiednio białka i skrobię.

Dla fazy lekkiej pH doprowadza się do wartości od 4,4 do 4,6, jest to przedział pH znany z tego, że powoduje strącenie białek grochu w ich punkcie izoelektrycznym.

Należy przeprowadzić nową obróbkę alkaliczną fazy ciężkiej, zawierającej jeszcze niewiele białek, w celu rozpuszczenia pozostałych białek. Proponuje się następnie ponowne odwirowanie mieszaniny poddanej obróbce w ten sposób w osadnikach lub pionowych wirówkach laboratoryjnych lub w szeregu hydrocyklonów, a to w celu uzyskania czystszej frakcji skrobi.

Pozostałe białka są z kolei koagulowane oddzielnie i dodawane do głównej frakcji białek otrzymanych we wcześniejszej części sposobu.

PL 211 403 B1

Sposób ten najpierw wymaga zainstalowania baterii wielu sit w celu usunięcia frakcji włókien wewnętrznych, co wstępnie jest niezbędne przy oddzielaniu białek i skrobi grochowej.

Trudności w stosowaniu tych sit, częstość ich czyszczenia i koszt ich konserwacji nie czynią tego etapu przesiewania dobrym pod względem przemysłowym.

Ponadto konieczne jest dostosowywanie z dużą dokładnością zmiennych wartości pH różnych frakcji, co komplikuje nadmiernie stosowanie baterii osadników, wirówek laboratoryjnych i hydrocyklonów.

Co się tyczy ekstrakcji skrobi jako głównego składnika grochu poświęcono jej mało prac, mimo wielu możliwych zastosowań, z uwagi na stosunkowo dużą zawartość amylozy.

Wydajność skrobi w odmianach grochu jest dużo niższa niż wydajność z hektara w takich gatunkach, jak kukurydza, pszenica lub ziemniak. Groch nie jest więc rośliną strączkową braną pod uwagę przez wytwórców krochmalu.

Meuser i in. w CEREAL CHEMISTRY, 74(4), str. 364-370 (1997) przedstawili doświadczalny sposób mający na celu ekstrakcję skrobi z grochu i zaprezentowali go jako opłacalny pod względem przemysłowym.

Ten sposób, składający się z trzech głównych etapów, polega na moczeniu grochu w wodzie, wyłuskaniu mokrego grochu i rozbiciu białek przyklejonych do ziarenek skrobi przy pomocy homogenizatora wysokociśnieniowego.

Najpierw przed przejściem na homogenizator wysokociśnieniowy z mokrego przemiału grochu usuwa się włókna za pomocą przesiewaczy wibracyjnych.

Stwierdza się jeszcze raz konieczność usunięcia włókien wewnętrznych z grochu przed przystąpieniem do ekstrakcji składników skrobi i białek w ścisłym znaczeniu tego słowa.

Zawiesina pozbawiona w ten sposób włókien zawiera więc cząsteczki białek nierozpuszczalnych, cząsteczki składające się z mieszaniny skrobi i białek oraz białka rozpuszczalne.

Na tym etapie sposobu osadnik odśrodkowy oddziela białka nierozpuszczalne w fazie lekkiej od białek rozpuszczalnych i cząsteczek skrobi i białek w fazie ciężkiej.

Fazę ciężką kieruje się do homogenizatora wysokociśnieniowego w celu rozerwania aglomeratów cząsteczek skrobi i ich połączonych białek.

Zawiesinę poddaną obróbce w homogenizatorze przenosi się następnie do hydrocyklonów stosując wodę podawaną w przeciwprądzie w celu oddzielenia białek od skrobi.

Sposób ten, koncentrujący się na uzyskaniu skrobi, jest szczególnie trudny, jeśli chce się go zastosować również w celu równoległego uzyskiwania białek.

W celu uzyskania maksimum białek nierozpuszczalnych trzeba faktycznie zebrać fazy lekkie pochodzące z hydrocyklonów, fazy lekkie pochodzące z osadnika odśrodkowego plus strumienie pochodzące z wyciskania włókien.

Należy w końcu zebrać fazy ciężkie pochodzące z hydrocyklonów, odwirować je oraz poddać ultrafiltracji fazy lekkie pochodzące z tego odwirowania w celu uzyskania białek rozpuszczalnych.

Białka rozpuszczalne powinno się ponadto ekstrahować za pomocą metod typu koagulacji w ich punkcie izoelektrycznym lub z udziałem ciepła lub ponadto za pomocą ultrafiltracji.

Jak wynika z powyższego, okazuje się, że nie istnieje prosty sposób obejmujący ograniczenia technologiczne związane z ekstrakcją czterech głównych składników grochu, tj. skrobi, białka, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych, zwłaszcza związane z ekstrakcją skrobi i białek, o wysokim stopniu czystości, o lepszej wydajności i dochodowości.

Nieoczekiwanie udało się pogodzić cele trudne do pogodzenia wymyślając i opracowując, będący rezultatem wielu badań, prosty i skuteczny sposób ekstrakcji i rafinacji składników mąki z grochu.

Wykazano, że stosowanie osadników odśrodkowych lub hydrocyklonów w konfiguracji stosowanej w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną umożliwia uwolnienie się od konieczności usuwania włókien wewnętrznych grochu, zanim podejmie się wszystkie etapy frakcjonowania białek ze skrobi i substancji rozpuszczalnych we właściwym tego słowa znaczeniu.

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie urządzenia przetwarzającego ziemniaki w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, do ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej, charakteryzujące się tym, że ekstrakcja i rafinacja składników mąki grochowej obejmuje następujące etapy:

a) wytworzenie mąki przez rozdrabnianie suchego grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego,

b) umieszczenie tak otrzymanej mąki w wodzie,

c) oddzielenie składników mąki grochowej za pomocą przynajmniej jednego z urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną wybranych z grupy składającej się z hydrocyklonów, osad6

PL 211 403 B1 ników odśrodkowych i sit, tak, że nie przeprowadza się wstępnie etapu oddzielania włókien wewnętrznych z grochu.

Korzystnie zastosowanie dotyczy wytwarzania skrobi z grochu.

Korzystnie urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną składają się z osadników odśrodkowych i sit.

Korzystnie ekstrakcja i rafinacja składa się z ciągu następujących etapów:

a) przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej,

b) frakcjonowanie wyżej wspomnianej zawiesiny w osadnikach odśrodkowych tak, aby oddzielić frakcję bogatą w białka i substancje rozpuszczalne od frakcji stanowiącej mieszaninę skrobi i włókien wewnętrznych,

c) wydzielenie składnika białkowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne za pomocą metody selektywnego oczyszczania białek,

d) poddanie obróbce frakcji stanowiącej mieszaninę skrobi i włókien wewnętrznych na sitach tak, aby oddzielić frakcję bogatą we włókna wewnętrzne od frakcji bogatej w skrobię,

e) wydzielenie składnika skrobiowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w skrobię.

Korzystnie przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej prowadzi się bez korekcji pH zawiesiny, przy czym końcowa wartość pH wynosi od 6,2 do 7.

Korzystnie urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną składają się z hydrocyklonów i osadników odśrodkowych.

Korzystnie ekstrakcja i rafinacja składa się z ciągu następujących etapów:

a) przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej,

b) frakcjonowanie wyżej wspomnianej zawiesiny w hydrocyklonach tak, aby oddzielić frakcję bogatą w skrobię od frakcji stanowiącej mieszaninę białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych,

c) ewentualne zatężenie zawiesiny bogatej w skrobię w wyżej wspomnianych hydrocyklonach tak, aby oczyścić skrobię,

d) poddanie obróbce frakcji stanowiącej mieszaninę białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych w osadnikach odśrodkowych tak, aby oddzielić frakcję bogatą we włókna wewnętrzne od frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne,

e) wydzielenie składnika skrobiowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne za pomocą metody selektywnego oczyszczania białek.

Korzystnie mąkę grochową przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie bez korekty pH zawiesiny, przy czym końcowa wartość pH wynosi od 6,2 do 7.

Korzystnie mąkę grochową przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie w krótkim okresie czasu od 5 minut do 2 godzin, w temperaturze od 15°C do 25°C, korzystnie w temperaturze otoczenia.

Korzystnie białka oczyszcza się przez zastosowanie metody wybranej z grupy metod strącania białek w ich punkcie izoelektrycznym i oddzielania membranowego typu ultrafiltracji.

Korzystnie skrobia grochowa charakteryzuje się: zawartością pozostałych białek od 0,3 do 0,5%, wartością pH zawartą od 3,5 do 7, korzystnie od 5 do 7.

Korzystnie skrobia grochowa charakteryzuje się lepkością określoną według testu A, zawartą między 950 i 1100 UB, korzystnie między 970 i 1050 UB, przy czym test A polega na tym, że przygotowuje się 20,9 g skrobi suchego grochu i dodaje do niego 48g 1N roztworu wodorotlenku sodu i 470 g wody odmineralizowanej, której opór właściwy jest większy niż 500000 ohm w 600 ml zlewce, przy czym tę mieszaninę sporządza się w temperaturze otoczenia w misce wiskozymetru BRABENDER Pt100, następnie przeprowadza się szybkie ogrzewanie mieszaniny do 35°C z szybkością 3°/min z zastosowaniem powyższego urządzenia, po czym mieszaninę utrzymuje się w ciągu 5 minut w tej temperaturze, następnie doprowadza się do wzrostu temperatury do 92°C z szybkością 2,5°/min i utrzymuje tę temperaturę w ciągu 20 min, przy czym lepkość, wyrażona w jednostkach BRABENDER (UB), odpowiada wartości piku mierzonej lepkości.

Sposób ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej polega na wytwarzaniu mąki grochowej przez rozdrabnianie suchego grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego, umieszczeniu tak otrzymanej mąki w wodzie i oddzieleniu składników mąki grochowej za pomocą przynajmniej jednego z urządzeń wybranych z grupy składającej się z hydrocyklonów, osadników odśrodkowych i sit tak, że nie przeprowadza się wstępnie etapu oddzielania włókien wewnętrznych z grochu.

PL 211 403 B1

W pierwszym korzystnym przykładzie wykonania sposobu ekstrakcji i rafinacji wybiera się zastosowanie osadników odśrodkowych i sit jako urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną.

W pierwszym etapie sposobu mąkę otrzymaną z grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego i rozdrobnionego, przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie.

Mąkę grochową otrzymuje się z grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego, za pomocą każdej metody znanej zresztą praktykowi w tej dziedzinie.

Korzystnie wybiera się młyn młotkowy typu ALPINE, wyposażony w kratę 100 μm, jak przedstawiono to w przykładzie podanym poniżej.

Korzystnie następnie przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie mąkę charakteryzującą się średnią ziarnistością o wartości najwyżej równej 100 pm, o stężeniu od 20 do 30% suchej masy, korzystnie 25% wagowych na sucho.

Wartość pH roztworu nie jest czynnikiem ograniczającym, lecz korzystnie postanawia się nie korygować pH zawiesiny, co prowadzi do pracy przy zakresie pH zawartym od 6,2 do 7.

W drugim etapie sposobu korzystnie postanawia się poddać bezpośrednio wyżej wspomnianą wodną zawiesinę mąki działaniu osadnika odśrodkowego.

Frakcja włókien grochu nie jest więc usuwana przez przesiewanie wstępne.

Stwierdzono, że fakt przeprowadzenia operacji oddzielania za pomocą osadników odśrodkowych zgodnie z konfiguracją zastosowaną w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną umożliwia łatwe wydzielenie w dwóch odrębnych frakcjach z jednej strony substancji rozpuszczalnych i białek, a z drugiej strony włókien i skrobi.

W trzecim etapie sposobu białka wydziela się łatwo z frakcji zawierającej otrzymaną w ten sposób mieszaninę substancji rozpuszczalnych i białek, za pomocą metody wybrane j z grupy metod strącania białek w ich punkcie izoelektrycznym i/lub oddzielania membranowego typu ultrafiltracji.

Substancje rozpuszczalne uzyskuje się jako takie w cieczy sklarowanej nad osadem lub w permeacie ultrafiltracyjnym.

W czwartym etapie sposobu oddziela się skrobię z frakcji włókien wewnętrznych stosując sita według konfiguracji stosowanej w krochmalni.

Korzystnie wybiera się operacje przesiewania na przesiewaczach obrotowych i przesiewaczach łukowych.

Ten etap umożliwia więc skuteczniejsze oddzielanie włókien wewnętrznych od skrobi za pomocą niewielu sit, a więc i trudności związane z konserwacją urządzeń są o wiele mniejsze, niż miało to miejsce w sposobach już przedstawianych, w których sita umieszcza się w części wcześniejszej sposobu i tym sposobem muszą one obrabiać całość strumienia.

Następnie uzyskuje się skrobię oczyszczoną i zatęża się ją z frakcji pozbawionej włókien za pomocą każdej metody znanej zresztą praktykowi w tej dziedzinie.

W drugim korzystnym przykładzie sposobu ekstrakcji składników mąki z grochu wybiera się zastosowanie hydrocyklonów i osadników odśrodkowych jako urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną.

W pierwszym etapie tego sposobu mąkę otrzymaną z grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego i rozdrobnionego również przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie.

Wartość pH roztworu nie jest czynnikiem ograniczającym, lecz korzystnie postanawia się nie korygować pH zawiesiny, co prowadzi do pracy przy zakresie pH zawartym od 6,2 do 7.

Pozwala się na rozproszenie zawiesiny w tym środowisku wodnym w krótkim czasie, zawartym od 5 minut do 2 godzin, w temperaturze zawartej od 15°C do 25°C, korzystnie w temperaturze otoczenia.

W drugim etapie sposobu wyżej wspomnianą zawiesinę wodną mąki poddaje się bezpośrednio baterii hydrocyklonów bez usuwania frakcji włókien z grochu przez przesiewanie wstępne.

Stwierdzono, że wybór tej operacji oddzielania za pomocą hydrocyklonów według konfiguracji zastosowanej w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną umożliwia łatwe oddzielenie w dwóch odrębnych frakcjach z jednej strony skrobi o wysokiej czystości, a z drugiej strony włókien i białek.

W trzecim etapie sposobu ewentualnie zatęża się zawiesinę bogatą w skrobię w wyżej wspomnianych hydrocyklonach tak, aby oczyścić skrobię.

Operację tę można również przeprowadzić za pomocą innej baterii hydrocyklonów.

PL 211 403 B1

Jednakże, jak przedstawiono to na przykładzie poniżej, nieoczekiwanie stwierdzono, że stopień czystości frakcji skrobi otrzymanej bezpośrednio przez zastosowanie hydrocyklonów jest taki, że ta frakcja skrobi wymaga dodatkowego etapu rafinacji jedynie, gdy chce się otrzymać skrobię nie zawierającą więcej niż 0,2% pozostałych białek.

W czwartym etapie sposobu ł atwo wydziela się wł ókna wewnę trzne z frakcji bogatej w biał ka i substancje nierozpuszczalne przez zastosowanie osadników odś rodkowych wedł ug konfiguracji stosowanych w obróbce wód wegetacyjnych ziemniaka.

W piątym etapie sposobu łatwo wydziela się białka z frakcji zawierającej mieszaninę substancji rozpuszczalnych i tak otrzymanych białek za pomocą metody wybranej z grupy metod strącania białek w ich punkcie izoelektrycznym i metod oddzielania membranowego typu ultrafiltracji.

Sposób ekstrakcji i rafinacji składników mąki z grochu polega w końcu na tym, że ten sposób realizuje się za pomocą przynajmniej jednego z urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, wybranych z grupy składającej się z hydrocyklonów, osadników odśrodkowych i sit.

Zastosowanie tych sposobów można korzystnie zrealizować w szczególnym aparacie, lecz lepiej, bezpośrednio w krochmalniczej jednostce przemysłowej do obróbki ziemniaka w ścisłym tego słowa znaczeniu w okresach między kampaniami.

Aparat do ekstrakcji i do rafinacji składników mąki grochowej zawiera przynajmniej jedno z urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, wybranych z grupy składającej się z hydrocyklonów, osadników odśrodkowych i sit.

Pierwszy aparat zawiera sita i osadniki odśrodkowe, jako urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną.

Drugi aparat zawiera hydrocyklony i osadniki odśrodkowe, jako urządzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną.

Zastosowanie tych aparatów umożliwia otrzymanie bogatych frakcji z doskonałą wydajnością.

Stwierdzono więc, że można wyekstrahować ponad 90% białek początkowo obecnych i otrzymać skrobię o czystości przynajmniej 99,5%.

Przeprowadzono pomiary poziomu pozostałych białek, pH i lepkości BRABENDER skrobi grochowej otrzymanej według tego sposobu.

Skrobia wytworzona za pomocą tego sposobu charakteryzuje się zawartością pozostałych białek od 0,3 do 0,5% i wartością pH zawartą od 3,5 do 7, korzystnie zawartą od 5 do 7.

Sposobem oznaczania zawartości białek zastosowanym tutaj jest metoda DUMAS (norma NF V 18-120 z marca 1977 - metoda z zastosowaniem spalania - Oznaczanie azotu).

Określa się pH skrobi grochowej w temperaturze otoczenia w roztworze zawierającym 20 g na sucho w 80 ml wody odmineralizowanej.

Skrobia wytworzona za pomocą tego sposobu charakteryzuje się ponadto lepkością BRABENDER, oznaczoną według testu A, zawartą od 950 do 1100 UB, korzystnie zawartą od 970 do 1050 UB.

Test A jest testem dostosowanym do potrzeb obecnego wynalazku, który polega na oznaczeniu lepkości w środowisku sodowym za pomocą wiskozygrafu BRABENDER zawiesiny substancji skrobiowej.

Ten pomiar lepkości przeprowadza się w warunkach ściśle określonego stężenia, według dostosowanego programowania temperatura/czas.

Opis tego testu jest następujący: wytwarza się 20,9 g skrobi suchego grochu i dodaje się do niego 48 g 1N roztworu wodorotlenku sodu i 470g wody odmineralizowanej, której opór właściwy jest większy niż 500000 ohm w 600 ml zlewce.

Tę mieszaninę sporządza się w temperaturze otoczenia w misce wiskozymetru BRABENDER Pt100. Następnie stosując wyżej wspomniany sprzęt przeprowadza się szybkie ogrzewanie mieszaniny do 35°C z szybkością 3°/min. Tę temperaturę utrzymuje się w ciągu 5 minut, następnie doprowadza się do wzrostu temperatury do 92°C z szybkością 2,5°/min. Tę temperaturę utrzymuje się w ciągu 20 min.

Lepkość wyrażoną w Jednostkach BRABENDER (UB) odpowiada więc wartości piku mierzonej lepkości.

Przykłady podane poniżej ilustrują wynalazek nie ograniczając go.

P r z y k ł a d 1

Mąkę grochową wytwarza się przez rozdrabnianie grochu pastewnego, w którym obcięto gałązki, w młynie młotkowym typu ALPINE wyposażonym w kratę 100 μm.

300 kg mąki z 87% suchej masy poddaje się następnie moczeniu w wodzie przy stężeniu końcowym 25% na sucho, przy pH 6, 5, w czasie 30 minut w temperaturze otoczenia.

PL 211 403 B1

1044 kg zawiesiny mąki z 25% suchej masy (czyli zatem 261 kg suchej mąki) wprowadza się wtedy z 500 kg wody do zaadaptowanej baterii hydrocyklonów krochmalniczej jednostki przemysłowej do obróbki ziemniaka.

Ta bateria hydrocyklonów składa się z 14 członów. Jest ona zasilana zawiesiną mąki w członie nr 5.

To oddzielanie prowadzi do otrzymania fazy lekkiej, co odpowiada wyjściu z członu nr 1. Składa się ona z mieszaniny białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych.

Faza ciężka zawierająca skrobię jest koncentratem otrzymanym na poziomie członu nr 14.

Zasila się wejście członu nr 14 wodą przemywającą.

To oddzielenie w hydrocyklonach prowadzi do otrzymania fazy lekkiej składającej się z mieszaniny białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych oraz fazy ciężkiej składającej się ze skrobi grochowej.

Uzyskuje się w fazie ciężkiej 297 kg mleczka skrobiowego z 40% suchej masy (czyli zatem 119 kg skrobi na sucho).

Zawartość zanieczyszczeń jest mniejsza niż 1%, zawartość białek wynosi 0,3% na sucho.

Nie jest więc konieczne przeprowadzanie uzupełniającej rafinacji tej frakcji.

Faza lekka na wyjściu z hydrocyklonów zawiera, co się jej tyczy w mieszaninie, (142 kg na sucho ogółem) : włókna (około 14,8% wagowych, tj. 21 kg na sucho), białka (około 42,8% wagowych, tj. 60,8 kg na sucho) i substancje rozpuszczalne (około 42,4% wagowych, tj. 60,2 kg na sucho).

Następnie doprowadza się do suchej masy 11,4%.

Przystępuje się do oddzielania włókien w osadnikach odśrodkowych typu WESPHALIA zastosowanych w krochmalniczej jednostce przemysłowej do obróbki ziemniaka.

Faza lekka na wyjściu z osadnika odśrodkowego zawiera mieszaninę białek i substancji rozpuszczalnych, natomiast faza ciężka zawiera włókna grochu.

Faza ciężka zawiera 105 kg włókien z 20% suchej masy. Stwierdza się, że w tej frakcji znajduje się prawie całość włókien.

Co się tyczy frakcji białek i substancji rozpuszczalnych zawiera ona 1142 kg mieszaniny w roztworze substancji rozpuszczalnych i białek.

Przystępuje się do koagulacji białek w ich punkcie izoelektrycznym przez dostosowanie fazy lekkiej na wyjściu z osadnika odśrodkowego do pH 4, 6 i ogrzaniu tego roztworu do 100°C.

Po strąceniu białek przystępuje się do dekantacji odśrodkowej, która umożliwia uzyskanie, po suszeniu, osadu zawierającego 56 kg białek (86% N 6,25 na sucho) zawierającego 93% suchej masy.

P r z y k ł a d 2

Oznacza się własności fizykochemiczne skrobi grochowej wytworzonej zgodnie ze sposobem przedstawionym w przykładzie 1 powtórzonym cztery razy.

Poniższa tabela przedstawia otrzymane wyniki zawartości białek, pH i lepkości zgodnie z testem A przeprowadzonym na czterech próbkach otrzymanych w ten sposób.

Własności fizykochemiczne 4 próbek skrobi grochowej wyekstrahowanych przy zastosowaniu sposobu zgodnego z wynalazkiem:

	Próbka 1	Próbka 2	Próbka 3	Próbka 4
Zawartość pozostałych białek (%)	0,3	0,45	0,5	0,45
PH	6,9	5,8	5,2	5,6
Lepkość(UB)	1010	970	1030	1050

Wyniki te wykazują, że skrobia grochowa otrzymana bezpośrednio po etapie przejścia przez hydrocyklony charakteryzuje się całkiem zadawalającą zawartością pozostałych białek i wartością pH, która oznacza obróbkę bez korygowania pH zawiesiny mąki we wcześniejszej części sposobu.

Wykonane pomiary skrobi grochowych dostępne w handlu dają zawartości białek od 0,18 do 0,25%, lecz wartości pH skrobi grochowej w roztworze mniejsze niż 3,5 lub większe niż 7.

Otrzymana skrobia grochowa jest więc całkowicie oryginalna w stosunku do innych skrobi grochowych.

Ponadto niezwykłe jest to, że wytworzone skrobie grochowe charakteryzują się lepkościami zawartymi od 970 do 1050 UB, podczas gdy wykonane pomiary skrobi grochowych dostępne w handlu zgodnie z testem A wykazują wartości lepkości wyższe niż 1280 UB.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zastosowanie urządzenia przetwarzającego ziemniaki w krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną, do ekstrakcji i rafinacji składników mąki grochowej, znamienne tym, że ekstrakcja i rafinacja składników mąki grochowej obejmuje następujące etapy:

   a) wytworzenie mą ki przez rozdrabnianie suchego grochu wstępnie oczyszczonego, posortowanego, w którym obcięto gałązki, odpylonego,

   b) umieszczenie tak otrzymanej mąki w wodzie,

   c) oddzielenie składników mąki grochowej za pomocą przynajmniej jednego z urządzeń krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną wybranych z grupy składającej się z hydrocyklonów, osadników odśrodkowych i sit, tak, że nie przeprowadza się wstępnie etapu oddzielania włókien wewnętrznych z grochu.
2. 2. Zastosowanie wedł ug zastrz. 1 do wytwarzania skrobi z grochu.
3. 3. Zastosowanie wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, ż e urzą dzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną składają się z osadników odśrodkowych i sit.
4. 4. Zastosowanie według zastrz. 3, znamienne tym, ż e ekstrakcja i rafinacja składa się z ciągu następujących etapów:

   a) przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej,

   b) frakcjonowanie wyżej wspomnianej zawiesiny w osadnikach odśrodkowych tak, aby oddzielić frakcję bogatą w białka i substancje rozpuszczalne od frakcji stanowiącej mieszaninę skrobi i włókien wewnętrznych,

   c) wydzielenie składnika białkowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne za pomocą metody selektywnego oczyszczania białek,

   d) poddanie obróbce frakcji stanowiącej mieszaninę skrobi i włókien wewnętrznych na sitach tak, aby oddzielić frakcję bogatą we włókna wewnętrzne od frakcji bogatej w skrobię,

   e) wydzielenie składnika skrobiowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w skrobię.
5. 5. Zastosowanie według zastrz. 4, znamienne tym, ż e przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej prowadzi się bez korekcji pH zawiesiny, przy czym końcowa wartość pH wynosi od 6,2 do 7.
6. 6. Zastosowanie wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, ż e urzą dzenia krochmalni wytwarzającej skrobię ziemniaczaną składają się z hydrocyklonów i osadników odśrodkowych.
7. 7. Zastosowanie według zastrz. 6, znamienne tym, ż e ekstrakcja i rafinacja składa się z cią gu następujących etapów:

   a) przeprowadzenie w stan zawiesiny w wodzie mąki grochowej,

   b) frakcjonowanie wyż ej wspomnianej zawiesiny w hydrocyklonach tak, aby oddzielić frakcję bogatą w skrobię od frakcji stanowiącej mieszaninę białek, włókien wewnętrznych i substancji rozpuszczalnych,

   c) ewentualne zatężenie zawiesiny bogatej w skrobię w wyż ej wspomnianych hydrocyklonach tak, aby oczyścić skrobię,

   d) poddanie obróbce frakcji stanowią cej mieszaninę biał ek, wł ókien wewnę trznych i substancji rozpuszczalnych w osadnikach odśrodkowych tak, aby oddzielić frakcję bogatą we włókna wewnętrzne od frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne,

   e) wydzielenie składnika skrobiowego z wyżej wspomnianej frakcji bogatej w białka i substancje rozpuszczalne za pomocą metody selektywnego oczyszczania białek.
8. 8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że mąkę grochową przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie bez korekty pH zawiesiny, przy czym końcowa wartość pH wynosi od 6,2 do 7.
9. 9. Zastosowanie według zastrz. 8, znamienne tym, że mąkę grochową przeprowadza się w stan zawiesiny w wodzie w krótkim okresie czasu od 5 minut do 2 godzin, w temperaturze od 15°C do 25°C, korzystnie w temperaturze otoczenia.
10. 10. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że białka oczyszcza się przez zastosowanie metody wybranej z grupy metod strącania białek w ich punkcie izoelektrycznym i oddzielania membranowego typu ultrafiltracji.
11. 11. Zastosowanie według zastrz. 2, znamienne tym, że skrobia grochowa charakteryzuje się: zawartością pozostałych białek od 0,3 do 0,5%, wartoś cią pH zawartą mię dzy 3,5 i 7, korzystnie mię dzy 5 i 7.

    PL 211 403 B1
12. 12. Zastosowanie według zastrz. 11, znamienne tym, że skrobia grochowa charakteryzuje się lepkością określoną według testu A, zawartą między 950 i 1100 UB, korzystnie między 970 i 1050 UB, przy czym test A polega na tym, że przygotowuje się 20,9 g skrobi suchego grochu i dodaje do niego 48 g 1N roztworu wodorotlenku sodu i 470 g wody odmineralizowanej, której opór właściwy jest większy niż 500000 ohm w 600 ml zlewce, przy czym tę mieszaninę sporządza się w temperaturze otoczenia w misce wiskozymetru BRABENDER Pt100, następnie przeprowadza się szybkie ogrzewanie mieszaniny do 35°C z szybkością 3°/min z zastosowaniem powyższego urządzenia, po czym mieszaninę utrzymuje się w ciągu 5 minut w tej temperaturze, następnie doprowadza się do wzrostu temperatury do 92°C z szybkością 2,5°/min i utrzymuje tę temperaturę w ciągu 20 min, przy czym lepkość, wyrażona w jednostkach BRABENDER (UB), odpowiada wartości piku mierzonej lepkości.