PL99483B1 - Sposob oddzielania rozcienczonego lub malo rozcienczonego soku i skrobii z roslin okopowych oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania nierozcienczonego lub malo rozcienczonego soku, i skrobi z roslin okopowych takich jak ziemniaki, pataty lub bulwy manioku, a takze urzadzenie do wykonywania tego sposobu.

Sposób otrzymywania skrobi z ziemniaków podaje opis patentowy Holandii nr 77039. Sposób ten polega na dodaniu do ziemniaków wody w ilosci do trzech razy wiekszej niz ilosc soku i rozdrabnianiu ich w ciagu 1 godziny na wlókna o wielkosci ponizej 0,17 mm, a korzystnie ponizej 0,15 mm. Przed ostatecznym rozdziele¬ niem dodaje sie dalsza porcje czystej wody w ilosci 0,6 — 1 m3 na 1 tone ziemniaków.

Zwykle w produkcji skrobi ziamniaki rozdrabnia sie co najmniej dwa razy, poniewaz w czasie pierwszego rozdrabniania otrzymuje sie wlókna o wielkosci 0,4 mm. Opisany w opisie patentowym Holandii nr 77039 spo¬ sób pozwala otrzymac dobra skrobie i zapobiega zatykaniu sie cyklonu, przy czym rozdrabnianie prowadzi sie jednorazowo tak, by wlókna mialy dlugosc nie wieksza niz 0,17 mm. Wada tej metody jest, ze blona komórko¬ wa ziemniaków zostaje rozdrobniona na bardzo male wlókna, które trudniej rozdzielic w hydrocyklonie od czastek skrobi, a takze skrobia trudno oddziela sie od przelewu hydrocyklonu zawierajacego sok i drobne wlókna. Ponadto, poniewaz w czasie rozdrabniania dodaje sie wode w ilosci 0,4 - 2,4 m3 na 1 tone ziemniaków, a nastepnie przed podaniem na ostatni hydrocyklon dodaje sie dalsza ilosc wody 0,6 — 1 m3 na 1 tone ziemnia¬ ków, sok uzyskany z zestawu hydrocyklonów jest tak rozcienczony, ze odzyskanie z niego produktu ubocznego jest ekonimicznie nieoplacalne.

Znany sposób otrzymywania skrobi ziemniaczanej wedlug patentu Holandii nr 77039 daje scieki w takiej postaci, ze nie spelniaja one wymagan stawianych sciekom w pólnocnej Holandii. Inna wada tego sposobu jest trudnosc utrzymania urzadzenia w równowadze. Badania wykazaly, ze jest to spowodowane uzyciem pompy odsrodkowej bez kontroli przeplywu. Aby utrzymac uklad w równowadze, przewody doprowadzajace wode do99 483 pomp zaopatruje sie w zawory jednokierunkowe. Jezeli cisnienie staje sie zbyt niskie dla pompy, woda bedzie przeplywac z przewodów doprowadzajacych ja przez zawór jednokierunkowy, w wyniku czego moze nastapic rozcienczenie przelewu, a wiec takze soku.

Sposobem wedlug wynalazku rozdrobniona mase ziemniaczana rozdziela sie przy uzyciu hydrocyklonów na sok i wlókna z jednej strony i skrobie z drugiej, zas sok uzyskuje sie w postaci nierozcienczonej lub slabo rozcienczonej przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej wydajnosci skrobi jezeli ziemniaki rozdrabnia sie bez dodawania wody, otrzymujac wlókna o wielkosci 0,2 - 1 mm. Jednoczesnie kazdy hydrocyklon zaopatruje sie w sposób ciagly za pomoca pompy, której wydajnosc nie zalezy od przeciwcisnienia.

Sposobem wedlug wynalazku nierozcienczony lub slabo rozcienczony sok i,skrobie otrzymuje sie z roslin okopowych, przez rozdrabnianie ich i rozdzielenie w zestawie hydrocyklonów. Rozdzielenie prowadzi sie w taki sposób, ze mieszanine ciezkiej frakcji, która otrzymuje sie w hydrocyklonie n oraz lekkiej frakcji, która otrzymu¬ je sie w hydrocyklonie n + 2 rozdziela sie w hydrocyklonie n + 1, uzyskujac w nim z jednej strony mieszanine soku i wlókien, zas z drugiej strony zawiesine skrobi.

Korzystna wielkosc wlókien w rozdrobnionej masie wynosi 0,4 — 0,8 mm. Ten stopien rozdrobnienia uzys¬ kuje sie w zwyklym bebnie skrobiacym wg opisu patentowego Holandii nr 79771. Aby zapobiec zmianie barwy rozdrobnionej masy, dodaje sie do niej gazowy dwutlenek siarki.

Sposób wedlug wynalazku dogodnie realizuje sie w urzadzeniu do oddzielania nierozcienczonego lub malo rozcienczonego soku i skrobi z korzeni roslin okopowych, zawierajacego instalacje hydrocyklonowa skladajaca sie z co najmniej 14 hydrocyklonów w których kolejno wymywa sie skrobie oraz zespolu dodatkowych hydro¬ cyklonów do wydzielania skrobi, przy czym kazdy z hydrocyklonów zasila sie za pomoca pompy z regulowanym przeplywem. Jako pompy, których wydajnosc nie zalezy od cisnienia stosuje sie w urzadzeniu wedlug wyna¬ lazku rotacyjne pompy wyporowe, lub pompy odsrodkowe o kontrolowanym przeplywie. Jesli to jest pozadane, urzadzenie do rozdzielania rozdrobnionej masy ziemniaczanej moze skladac sie z dwóch zestawów hydrocyklo¬ nów. W jednym zestawie rozdziela sie skrobie i roztwór, zas w drugim otrzymana skrobie zawiesza sie w wodzie.

Wedlug jednej odmiany sposobu wedlug wynalazku rozcienczony lub slabo rozcienczony sok moze byc otrzymany przez rozdzielenie rozdrobnionej masy o okreslonym powyzej stopniu rozdrobnienia w zestawie hydrocyklonów na nierozcienczony sok zmieszany z wlóknami oraz skrobie zawieszona w nierozcienczonym soku. Frakcje zawierajaca skrobie saczy sie lub rozdziela w wirówce, co pozwala oddzielic znaczna ilosc nieroz¬ cienczonego soku. Nastepnie skrobie plucze sie w drugim zestawie hydrocyklonów strumieniem swiezej wody skierowanym w przeciwpradzie. Stosuje sie korzystnie ilosc wody wynoszaca 0,6 m3/t ziemniaków. W ten sposób otrzymuje sie okolo 85% zawartego w ziemniakach soku w postaci nierozcienczonej i zmieszanego z wlóknami przez dodanie soku oddzielonego od skrobii do przelewu z pierwszego hydrocyklonu.

Wedlug wynalazku oddzielenie soku z wlóknami i Oczyszczanie skrobi przeprowadza sie w jednym zesta¬ wie hydrocyklonów. Górna czesc tego zestawu zawarta pamiedzy punktem zasilania w rozdrobniona mase w punktach przelewu, rozdziela wlókna i skrobie. Dolna czesc, czyli hydrocyklony nastepujace po hydrocyklo¬ nie zaopatrujacym, oczyszcza zawiesine skrobi. W czesci dolnej przeprowadza sie wymywanie substancji rozpusz¬ czalnych w wodzie, oraz drobnych wlókien. Swieza wode dostarcza sie powyzej ostatniego hydrocyklonu roz¬ dzielajacego w ilosci mozliwie najmniejszej, korzystnie mniej niz 0,8 m3/l tone ziemniaków, a jeszcze lepiej mniej niz 0,6 m3/l tone ziemniaków. Tym sposobem caly sok, wraz z wlóknami oddziela sie w postaci slabo rozcienczonej. Jesli do plukania uzyje sie mniej niz 0,6 m3 wody/l tone ziemniaków, to slabo rozcienczony sok zawierac bedzie 0,6 ilosci bialka wystepujacego w soku naturalnym. Otrzymanie soku w postaci nierozcienczonej lub slabo rozcienczonej, pozwala likwidowac scieki w sposób bardziej ekonomiczny. Ponadto latwiej oddziela sie wlókna od soku np. na sitach obrotowych, w wirówkach, osadnikach, separatorach itp. Skrobie zawarta we wlóknach otrzymuje sie z wydajnoscia 40% co jest normalna wartoscia dla wlókien ziemniaków.

Pomimo malej ilosci swiezej wody dostarczonej do hydrocyklonu w sposobie wedlug wynalazku, we frakcji skrobi wycofanej po oczyszczeniu z hydrocyklonu, znajduje sie mniej niz 0,1% calkowitej ilosci bialka. Skrobia ta praktycznie nie zawiera drobnych wlókien. Dlatego bez dalszego oczyszczania, zawiesine skrobi saczy sie lub odwirowuje i suszy. Otrzymuje sie skrobie ziemniaczana o,wysokiej jakosci.

Slabo rozcienczony lub nierozcienczony sok otrzymany wedlug dowolnej odmiany sposobu wedlug wyna¬ lazku, mozna przeprowadzic w produkt uboczny, np. przez odparowanie i wysuszenie, lub przez termiczna koagulacje bialek i oddzielenie koagulatu. Stwierdzono, ze jesli przeprowadza sie termiczna koagulacje, korzys¬ tnie w temperaturze 100°C, w obecnosci wlókien, to skoagulowane bialka mozna latwo odsaczyc, poniewaz wlókna pelnia role materialu filtracyjnego. Otrzymany przesacz mozna wykorzystac miedzy innymi jako podlo¬ ze hodowlane dla bakterii, drozdzy lub plesni. Nastepnie hodowle oddziela sie od podloza. Fermentacje mozna prowadzic tak, ze otrzymuje sie cenne produkty takie jak etanol, butanol i aceton. Mozna takze przeprowadzic99483 3 uwolnione od wlókien i skrobi scieki przez wymieniacze jonowe i uzyskac sole potasowe, aminokwasy i kwasy organiczne. Ponadto przesacz mozna zatezac droga osmozy — i/albo ultrasaczenia i/albo odparowania. Zatezony przesacz mozna suszyc ewentualnie po dodaniu wlókien. Przesacz otrzymany powyzej opisanym sposobem lub scieki opuszczajace uklad mozna rozpylac na ziemi lub oczyszczac metoda mikrobiologiczna przy uzyciu bakterii tlenowych lub w beztlenowych. Poniewaz sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie sok w postaci hierozcien- czonej lub slabo rozcienczonej, oczyszczanie scieków opuszczajacych wielka fabryke skrobi ziemniaczanej jest znacznie uproszczone i bardziej oplacalne ekonomicznie.

Sposób wedlug wynalazku rózni sie od poprzednio stosowanych tym, ze pozadane wartosci wszystkich przeplywów w ukladzie, utrzymuje sie stosujac pompy o mocy niezaleznej od przeciwcisnienia takie jak pompy wyporowe lub pompy odsrodkowe z kontrolowanym przelewem. Dzieki temu mozna przeprowadzac operacje z duzymi stezeniami skrobi w odciekach z cyklonów bez ryzyka, ze skutkiem zmiany przeplywu podczas proce¬ su, stezenie wjednym lub wiekszej liczbie odcieków osiagnie taka wartosc, ze uklad zostanie zablokowany.

Powoduje to tez, ze uklad pracuje pod zwiekszonym cisnieniem.

Ilosc wody pluczacej uzyta w sposobie wedlug wynalazku, limituje wielkosc stosunku objetosciowego do przelewu w hydrocyklonie, a takze ilosc hydrocyklonów w instalacji. Im wieksza ilosc wody zuzywa sie do plukania, tym wiecej hydrocyklonów pluczacych potrzeba dla dobrego wyplukania skrobi.

Przykladem wykonania urzadzenia hydrocyklonowego moze byc urzadzenie o nastepujacych parametrach: srednica cylindrycznej czesci hydrocyklonu: 15 mm, róznica cisnien na wejsciu i wyjsciu hydrocyklonu: od 3 do 4 barów, ilosc hydrocyklonów zalezna od ilosci wody pluczacej podanej na 1 tone ziemniaków wynosi: 0,48 m3 wody — 19 hydrocyklonów, 0,56 m3 wody — 17 hydrocyklonów, 0,80 m3 wody — 13 hydrocyklonów.

Stosunek objetosci odcieku do objetosci przelewu dla róznych hydrocyklonów wynosi 27 - 50% odcieku i 73 — 50% przelewu. Odcinek wiekszosci hydrocyklonów w sekcji pluczacej zawiera przynajmniej 450 g suchej skrobi na 1 litr odcieku..

Sposobem wedlug wynalazku mozna otrzymywac takze nierozcienczóny lub slabo rozcienczony sok i skrobie z patatów lub bulwmanioku. • Wynalazek jest przykladowo wyjasniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schematycznie urza¬ dzenie zlozone z dwóch zestawów hydrocyklonów, zas fig. 2 — schematycznie przedstawia zestaw 17 hydrocy¬ klonów.

Nastepujace przyklady wyjasniaja wynalazek.

Przyklad I. Na schemacie fig. 1 przedstawiono dwa zestawy hydrocyklonów. Pierwszy zestaw sluzy do usuwania wiekszosci soku w postaci nierozcieficzonej. Sklada sie on z 7 hydrocyklonów i pracuje bez dodatku swiezej wody. Wode podaje sie dopiero do drugiego zestawu. W urzadzeniu rozdziela sie mase uzyskana w wyni¬ ku rozdrobniania 17 ton ziemniaków wciagu 1 godziny, bez dodatku wody. Wiekszosc wlókien ma wielkosc 0,4 — 0,8 mm. Rozdrobniona mase podaje sie rotacyjna pompa wyporowa do IV hydrocyklonu pierwszego zestawu przewodem a. 17 ton rozdrobnionych ziemniaków wciagu 1 godziny odpowiada szybkosci podawania 4,74 kg/sek lub okolo 5,3 1/sek rozdrobnionej masy w której zawarte jest 948 g skrobi. Stosunek objetosciowy odcieku do przelewu dla tego hydrocyklonu oraz dla wszystkich hydrocyklonów pierwszego zestawu wynosi 50:50. Przelew g — w pierwszym zestawie w ilosci 2,7/1 zawiera cala ilosc wlókien i skrobie w ilosci 2 g. Odciek 1 z pierwszego zestawu zawiera praktycznie cala mozliwa do odzyskania skrobie oraz niewielkie ilosci drobnych wlókien zawieszone w soku. Poniewaz sok ten nie zawiera powazniejszych ilosci wlókien, dlatego odwadnia sie go przez saczenie pod zmniejszonym cisnieniem lub wirowanie (CON). Odzyskany sok f dodaje sie do przelewu g uzyskujac strumien e o wydajnosci 3,3 1/sek. skladajacy sie w 85% z pierwotnego soku w postaci nierozcienczo- nej oraz wlókien. Strumien e zakwasza sie kwasem solnym do wartosci pH = 4 i przeprowadza przez wymiennik ciepla zlozony w wiazki rur ogrzewanych para. Strumien e doprowadza sie do temperatury 105°C, co powoduje koagulacje bialka. Podczas tego procesu nieznacznie zanieczyszcza sie wymiennik ciepla. Po oziebieniu osad odsacza sie przez tkanine w wirówce. Odwodnienie zachodzi bardzo dobrze i otrzymuje sie osad zawierajacy okolo 16% suchej masy. Po wysuszeniu otrzymuje sie mase bogata w bialko, w ilosci okolo 40%, jak równiez okolo 26% skrobi.

Frakcje h, o wydajnosci strumienia 1,44 kg/sek zawierajaca 946 g handlowo suchej skrobi oraz drobne wlókna, zawiesza sie w strumieniu soku i o wydajnosci 3,301/sek, otrzymanym jako przelew z drugiego zestawu hydrocyklonów. Otrzymana zawiesine dodaje sie strumieniem j do hydrocyklonu 4 drugiej instalacji, skladajacej sie z 14 hydrocyklonów. Stosunki odcieku do przelewu w tych hydrocyklonach sa nastepujace: hydrocyklon 1-3 33:67, hydrocyklon 4 50:50, hydrocyklon 5-8 33:67, hydrocyklon 9-13 40;60, hydrocyklon 14 35:65.

Strumieniem czystej wody c o wydajnosci 2,641/sek w przeciwpradzie plucze sie skrobie, stosujac 0,56 m3 wody na 1 tone ziemniaków. Z wydajnoscia 1,641/sek otrzymuje sie odciek b, bedacy zawiesina skrobi o gestosci4 99483 22,5°Ba. Po odsaczeniu i,wysuszeniu otrzymuje sie 945 g skrobi ziemniaczanej o wysokiej jakosci, tzn. o wilgo¬ tnosci wynoszacej 20%, zawierajacej tylko 0,08% calkowitej ilosci bialka. Strumieniem d odplywa slabo rozcien¬ czony sok stanowiacy czesc strumienia k z którego czesc strumieniem i zawraca sie do wytworzenia zawiesiny SUS.

P r z y k l a d II. Na schemacie fig. 2 przedstawiono zestaw zlozony z 1—17 hydrocyklonów o rozmiarach: srednica czesci cylindrycznej — 15 mm, srednica otworu przelewu - 3,5 mm, srednica otworu odcieku 3,5 mm, kat wierzcholkowy - 10°. Kazdy hydrocyklon zaopatruje sie rotacyjna pompa wyporowa.

Rozdrobniona mase ziemniaczana strumieniem a podaje sie do hydrocyklonu 4 zachowujac stosunek objetosciowy przelewu do otlcieku 50:50. W pozostalych hydrocyklonach zachowuje sie nastepujace stosunki odcieku do przelewu: 33:67 dla hydrocyklonów 1—3 oraz 5-8. 40:60 dla hydrocyklonów 9 16, 35:65 dla hydrocyklonu 17. Zawiesina skrobi opuszcza hydrocyklon 17 jako strumien b. Czysta wode pluczaca doprowa¬ dza sie do hydrocyklonu 17 w postaci strumienia c. Ziemniaki rozdrabnia sie przy uzyciu bebna skrobiacego zaopatrzonego w sito o otworach wielkosci 20x2 mm na wlókna, z których wiekszosc ma wymiary w zakresie 0,4 - 0,8 mm. Ziemniaki zawieraja okolo 200 g odzyskiwalnej„ handlowo suchej skrobi, która stanowi 80% suchej masy w i kg. 17 ton ziemniaków rozdrabnianych w ciagu 1 godziny odpowiada szybkosci zasilania 4,74 kg/sek, co daje strumien rozdrobnionej masy o wydajnosci 5,31/sek zawierajacy 948 g wolnej, handlowo suchej skrobi.

Swieza wode doprowadza sie strumieniem c o wydajnosci 2,61/sek odpowiadajacej ilosci 0,56 m3 na tone ziemniaków. Otrzymuje sie odciek b bedacy zawiesina skrobi o gestosci wynoszacej 22,5°Be, z wydajnoscia 1,61/sek, zawierajacy 460 g handlowo suchej skrobi w 1 litrze. Nastepnie zawiesine saczy sie, suszy i uzyskuje 946 g skrobi ziemniaczanej o wilgotnosci 20%, zawierajacej 0,08% calkowitej ilosci bialka. Próbke poddaje sie hydrolizie przez dzialanie rozcienczonym kwasem solnym, uzyskujac bardzo male ilosci substancji nierozpusz¬ czalnych, co swiadczy o wysokiej jakosci skrobi. W ciagu 1 sekundy otrzymuje sie okolo 6,3 litra przelewu d, w której to ilosci znajduje sie 20 g wolnej skrobi, oraz 120g wlókien, w których 40% masy stanowi skrobia zwiazana. Zawartosc bialka w przelewie wynosi 0,7 calkowitej ilosci bialka w soku naturalnym. Z przelewu d usuwa sie lub nie usuwa sie zawieszone w nim stale substancje i otrzymuje sie bialka i/lub wlókna bogate w bialko.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób oddzielania nierozcienczonego lub malo rozcienczonego soku i skrobi z korzeni roslin okopo¬ wych przez rozdrabnianie ich i obróbke rozdrobnionej substancji w hydrocyklonach w wielu etapach wymywania w taki sposób, ze ciezka frakcje uzyskiwana podczas rozdzielania w etapie n, przy dodawaniu lekkiej frakcji uzyskiwanej podczas rozdzielania w etapie n + 2, oddziela sie w etapie n + 1 tak, ze uzyskuje sie z jednej strony mieszanine soku i wlókien, a z drugiej strony zawiesine skrobi, znamienny tym, ze material wyjsciowy rozdrabnia sie. bez dodawania wody tak, ze powstale czastki wlókien w wiekszosci byly wieksze od 0,2 mm lecz mniejsze od 1 mm, przy czym zasila sie kazdy etap rozdzielania w hydrocyklonach pojedynczo i utrzymuje sie na stalym poziomie stosujac do tego celu pompy obrotowe lub odsrodkowe p regulowanym przeplywie oraz stosuje sie co najmniej 14 etapów wymywania skrobi w hydrocyklonach.

2. Sposób wedlug zastrz.l, znamienny tym, ze do hydrocyklonów zestawionych w jednej insta¬ lacji do przedostatniego etapu przemywania w hydrocyklonie doprowadza sie swieza wode w ilosci ponizej 0,6 m3 na tone materialu wyjsciowego tak, ze zawartosc bialka w soku zmieszanym z wlóknami jest o ponad 0,6 raza wieksza od zawartosci bialka w pierwotnym soku w materiale wyjsciowym.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w hydrocyklonach zestawionych w dwóch oddziel¬ nych zespolach w pierwszym zespole oddziela sie okolo 85% soku istniejacego w stanie nierozcienczonym w ma¬ teriale wyjsciowym i zmieszanego z wlóknami a w drugim zespole otrzymana skrobie przemywa sie swieza woda w przeciwpradzie w ilosci ponizej 0,6 m3 na tone materialu wyjsciowego.

4. Sposób wedlug zastrz. 2 lub 3, znamienny tym, ze frakcje wyplywajaca z góry z zespolów hydrocyklonów i zawierajaca sok z wlókna poddaje sie obróbce cieplnej i nastepnie wlókna bogate w bialko oddziela sie i suszy.

5. Urzadzenie do oddzielania nierozcienczonego lub malo rozcienczonego soku i skrobi z korzeni roslin okopowych przez rozdrabnianie i obróbke rozdrobnionej substancji w hydrocyklonach w wielu etapach wymywania w taki sposób, ze ciezka frakcje uzyskiwana podczas rozdzielania w etapie n, przy dodawaniu lekkiej frakcji uzyskiwanej podczas rozdzielania w etapie n + 2, oddziela sie w etapie n + 1, tak ze uzyskuje sie z jednej strony mieszanine soku i wlókien, a z drugiej strony zawiesine skrobi, zawierajace urzadzenie rozdrabniajace korzenie roslin okopowych na wlókna o wymiarach 0,2 - 1 mm, znamienne t y m, ze zawiera instalacje hydrocyklonowa skladajaca sie z co najmniej 14 stopni, w których kolejno wymywa sie skrobie oraz zespól dodatkowych hydrocyklonów do wydzielania skrobi, przy czym kazdy z hydrocyklonów zasila sie za pomoca rotacyjnej pompy wyporowej lub pompy odsrodkowej z regulowanym przeplywem.99 483 -&D- T^=-J- —^7 HvA^I *— W ic Hcon. Ej i ^ jfi ^4 V7 -cyklon - pompo jCON. r - lillf lu-1» uirouko ^ r -f^3- -{^}- UST-^ r -&5D- d l 7 v ^ r -c^j- t "^v W" 1—GEZ3- V k } T t Av - CjMon —-C7vD~ - - por*r>«