RU2766009C1 - Method for processing guar seeds and installation for its implementation - Google Patents
Method for processing guar seeds and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766009C1 RU2766009C1 RU2021116663A RU2021116663A RU2766009C1 RU 2766009 C1 RU2766009 C1 RU 2766009C1 RU 2021116663 A RU2021116663 A RU 2021116663A RU 2021116663 A RU2021116663 A RU 2021116663A RU 2766009 C1 RU2766009 C1 RU 2766009C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guar
- seeds
- processing
- seed
- endosperm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
- A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
- A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
- A23L29/238—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin from seeds, e.g. locust bean gum or guar gum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02B—PREPARING GRAIN FOR MILLING; REFINING GRANULAR FRUIT TO COMMERCIAL PRODUCTS BY WORKING THE SURFACE
- B02B1/00—Preparing grain for milling or like processes
- B02B1/04—Wet treatment, e.g. washing, wetting, softening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам комплексной переработки семян гуара, может быть использовано для получения гуаровой камеди в пищевой, нефтяной промышленности, а также в сельском хозяйстве.The invention relates to methods for the complex processing of guar seeds, can be used to obtain guar gum in the food, oil industry, and also in agriculture.
Гуар (лат. Cyamopsis tetragonoloba) - вид травянистых растений семейства бобовые (Fabaceae). Основной продукт переработки семян гуара - гуаровая камедь, которая широко применяется в различных отраслях техники: в качестве загустителя в пищевой промышленности, используется в текстильной, фармацевтической косметической промышленности, а также широко используется в нефтебуровой промышленности как компонент буровых растворов.Guar (lat. Cyamopsis tetragonoloba) is a species of herbaceous plants of the legume family (Fabaceae). The main product of guar seed processing is guar gum, which is widely used in various fields of technology: as a thickener in the food industry, used in the textile, pharmaceutical and cosmetic industries, and is also widely used in the oil drilling industry as a component of drilling fluids.
Основной объем производства гуаровой камеди и, соответственно, переработки семян гуара находится в Индии (около 80%). При этом переработка семян осуществляется путем постадийного перемалывания и измельчения сухих семян. The main volume of production of guar gum and, accordingly, the processing of guar seeds is located in India (about 80%). In this case, the processing of seeds is carried out by step-by-step grinding and grinding of dry seeds.
Известен способ получения порошка гуаровой смолы (патент RU2403264, опубл.10.11.2010, МПК: C08B 37/14, C09K 8/20, C09K 8/60, C09K 8/68), который включает стадии вальцевания неошелушенных фрагментов гуара и измельчения хлопьевидных неошелушенных фрагментов гуара для получения порошка гуаровой смолы, а именно: расщепление семян гуара с отделением зародыша, шелушение неошелушенных фрагментов гуара с отделением шелухи (оболочек), вальцевание ошелушенных фрагментов гуара и последующее измельчение горячим воздухом.A known method for producing guar gum powder (patent RU2403264, publ. 11/10/2010, IPC: C08B 37/14, C09K 8/20, C09K 8/60, C09K 8/68), which includes the steps of rolling non-husked guar fragments and grinding flaky non-husked fragments of guar to obtain a powder of guar gum, namely: the splitting of guar seeds with the separation of the germ, the peeling of the non-husked guar fragments with the separation of the husk (shells), the rolling of the husked guar fragments and the subsequent grinding with hot air.
Общими признаками известного и заявляемого способов являются стадии измельчения (вальцевания) фрагментов гуара и отделения зародыша.Common features of the known and claimed methods are the stages of grinding (rolling) fragments of guar and separating the germ.
Однако, известный способ относится к «сухим» способам, в результате использования которого будет происходить потеря сухого порошкообразного продукта в процессе шелушения, вальцевания, а также к тому, что в продуктах могут содержаться следы других продуктов переработки, в частности, в гуаровой камеди, получаемой из эндосперма, могут содержаться следы зародыша и шелухи (оболочек), которые прочно прилегают к эндосперму.However, the known method refers to "dry" methods, as a result of which the loss of a dry powdered product will occur during peeling, rolling, and also to the fact that the products may contain traces of other processed products, in particular, in guar gum obtained from the endosperm, may contain traces of the embryo and husks (shells), which are firmly attached to the endosperm.
Известно техническое решение - способ и устройство (патент RU2539207, опубл.20.01.2015, МПК: B02B 1/04), упрощающее отделение оболочек (шелухи/кожуры) от мучнистой части (эндосперма) зерновых культур (в том числе бобовых), согласно которому для отделения оболочек семена увлажняют при вибрационной обработке, при этом также может обеспечиваться нагревание увлажненных семян.A technical solution is known - a method and device (patent RU2539207, publ. 01/20/2015, IPC:
Общими признаками известного и заявляемого способов являются увлажнение семян для отделения оболочки от эндосперма. Общими признаками известной и заявляемой установки является устройство для увлажнения семян.Common features of the known and claimed methods are moistening the seeds to separate the shell from the endosperm. Common features of the known and claimed plant is a device for moistening seeds.
Однако, в известном техническом решении нагревание обеспечивается только за счет вибрационного воздействия и является не обязательным. Такое решение будет снижать эффективность размягчения оболочек для различных видов зерновых культур, а также может приводить образованию слизей при обработке различных культур, что будет приводить к снижению выхода продуктов в связи с потерями при переработке.However, in the known technical solution, heating is provided only due to the vibration effect and is optional. Such a solution will reduce the effectiveness of the softening of the shells for various types of crops, and may also lead to the formation of mucus during the processing of various crops, which will lead to a decrease in the yield of products due to processing losses.
Для решения проблем отделения эндосперма от других частей семян гуара рассматриваются разные пути решения. В частности, известен способ (патент US3080355, опубл. 05.03.1963, МПК: C08B 37/14), в котором для отделения от эндосперма проводят нагревание хлопьев гуара при температуре 60-110°C в водном щелочном растворе в течение периода времени, достаточного, по крайней мере, для частичного разрушения зародышей и шелухи, при этом указанный водный щелочной раствор содержит по меньшей мере одну соль в количестве от 2% до 60% от массы гуара, которая препятствует набуханию хлопьев гуара.To solve the problems of separating the endosperm from other parts of the guar seeds, various solutions are considered. In particular, a method is known (patent US3080355, publ. 03/05/1963, IPC: C08B 37/14), in which, in order to separate from the endosperm, guar flakes are heated at a temperature of 60-110 ° C in an aqueous alkaline solution for a period of time sufficient , at least for partial destruction of germs and husks, while the specified aqueous alkaline solution contains at least one salt in an amount of from 2% to 60% by weight of guar, which prevents the swelling of guar flakes.
Общим признаком известного и заявляемого способов является использование увлажнения и нагрева для разделения фрагментов гуара.A common feature of the known and claimed methods is the use of moisture and heat to separate guar fragments.
Однако, указанные в известном способе условия обработки направлены на разрушение зародышей и шелухи, что не позволяет обеспечить получение линейки продуктов, могут приводить к разрушению полимерных цепочек гуара в эндосперме, что будет приводить к снижению выхода гуаровой камеди, и требуют дополнительной очистки после использования щелочного раствора с солями, что усложняет технологическую схему переработки семян гуара.However, the processing conditions indicated in the known method are aimed at the destruction of germs and husks, which does not allow obtaining a product line, can lead to the destruction of guar polymer chains in the endosperm, which will lead to a decrease in the yield of guar gum, and require additional purification after using an alkaline solution. with salts, which complicates the technological scheme for processing guar seeds.
Данный способ выбран в качестве прототипа.This method is chosen as a prototype.
Техническим результатом является повышение чистоты продукта, повышение выхода гуаровой камеди, а также упрощение разделения семян гуара на отдельные компоненты (оболочка, эндосперм, зародыш) и снижение количества используемой при переработке жидкости.The technical result is to increase the purity of the product, increase the yield of guar gum, as well as simplify the separation of guar seeds into individual components (shell, endosperm, germ) and reduce the amount of liquid used in processing.
Технический результат достигается при осуществлении способа переработки семян гуара, который включает стадии: очистка семян от оболочки, которая включает замачивание семян гуара в водном растворе при температуре от 45 до 65°C и последующее отделение оболочек семян; измельчение семян гуара, очищенных от оболочек; разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм; разваривание измельченного эндосперма в водном растворе при температуре от 65 до 85°C; отделение гуаровой камеди из разваренного измельченного эндосперма.The technical result is achieved by implementing a method for processing guar seeds, which includes the following steps: cleaning the seeds from the shell, which includes soaking the guar seeds in an aqueous solution at a temperature of 45 to 65°C and then separating the seed shells; grinding guar seeds, peeled; separation of crushed guar seeds into embryos and crushed endosperm; boiling the crushed endosperm in an aqueous solution at a temperature of 65 to 85°C; separation of guar gum from boiled crushed endosperm.
Достижение технического результата обеспечивается в результате комплексной «мокрой» переработки семян гуара. Размачивание семян гуара в растворе при указанной температуре приводит к эффективному размачиванию именно оболочки (кожуры) семян для последующего её отделения, при этом не вызывает образование слизи в результате набухания и разваривания эндосперма. Снижение температуры, при которой проводят размачивание семян гуара, будет приводить к снижению эффективности размягчения оболочки, при этом часть оболочки будет оставаться связанной с эндоспермом. Это будет приводить, например, к загрязнению получаемой в дальнейшем гуаровой камеди следами оболочки. Повышение температуры выше 65°C будет приводить к образованию слизи, особенно при длительном замачивании семян, и к потере (снижению выхода) гуаровой камеди в результате переработки семян с образовавшейся слизью. Потеря продукта в таком случае, в частности, будет происходить на стадиях отделения оболочки, разделения зародыша семян и эндосперма.The achievement of the technical result is ensured as a result of complex "wet" processing of guar seeds. Soaking guar seeds in a solution at the specified temperature leads to effective soaking of the shell (peel) of the seeds for its subsequent separation, while not causing the formation of mucus as a result of swelling and boiling of the endosperm. Decreasing the temperature at which guar seeds are soaked will reduce the effectiveness of shell softening, with part of the shell remaining associated with the endosperm. This will lead, for example, to contamination of the subsequently obtained guar gum with traces of the shell. Increasing the temperature above 65°C will lead to the formation of slime, especially when seeds are soaked for a long time, and to the loss (reduction in yield) of guar gum as a result of processing the seeds with the resulting slime. The loss of product in this case, in particular, will occur at the stages of separation of the shell, separation of the seed germ and endosperm.
Увлаженные при повышенной (в заявленном диапазоне) температуре зёрна гуара после отделения оболочек легко подвергаются измельчению с последующим отделением зародыша. Разделение зародышей семян гуара и размельченного эндосперма основано на разности их свойств, а именно твердости и плотности.Humidified at an elevated (in the stated range) temperature, guar grains, after separation of the shells, are easily crushed, followed by separation of the germ. The separation of guar seed germ and crushed endosperm is based on the difference in their properties, namely hardness and density.
При измельчении предпочтительно учитывать, что размер образующихся частиц предпочтительно должен соответствовать размеру зародыша для последующего отделения зародыша целиком от размельченного эндосперма, чтобы исключить попадание элементов зародыша в продукты переработки эндосперма.When crushing, it is preferable to take into account that the size of the resulting particles should preferably correspond to the size of the germ for the subsequent separation of the whole germ from the crushed endosperm in order to prevent the elements of the germ from entering the endosperm processing products.
Отделенный от оболочки и зародыша эндосперм гуара разваривают в растворе при температуре от 65 до 85°C. В указанном температурном диапазоне обеспечивается образование слизистой суспензии (густого раствора), но при этом не происходит разрушение полимерных цепей галактоманнана, содержащегося в эндосперме. Снижение температуры ниже 65°C не будет обеспечивать разваривание твердого эндосперма и его перевод в жидкую форму (суспензию), а повышение температуры выше 85°C может приводить к разрушению гуаровой камеди в составе эндосперма в связи с её невысокой термостабильностью. Предпочтительно разваривание эндосперма проводить при температуре от 70 до 80°C.The guar endosperm separated from the shell and the embryo is boiled in solution at a temperature of 65 to 85°C. In the specified temperature range, the formation of a mucous suspension (thick solution) is ensured, but the destruction of the polymer chains of the galactomannan contained in the endosperm does not occur. Lowering the temperature below 65°C will not ensure the digestion of the solid endosperm and its transfer to a liquid form (suspension), and an increase in temperature above 85°C can lead to the destruction of guar gum in the endosperm due to its low thermal stability. Preferably, endosperm digestion is carried out at a temperature of 70 to 80°C.
Отделение гуаровой камеди из образовавшейся суспензии можно проводить путем осаждения из полученной суспензии гуаровой камеди путем добавления органического растворителя, с последующим отделением полученного осадка гуаровой камеди, например, в результате фильтрации. Проведение осаждения из густой суспензии, полученной в результате разваривания эндосперма, позволяет повысить эффективность осадкообразования. В качестве органического растворителя может быть использован органический спирт, предпочтительно этиловый, который растворяет в себе примеси, содержащиеся в исходном сиропе (суспензии) и инициирует осаждение волокон гуаровой камеди.Separation of guar gum from the resulting suspension can be carried out by precipitation of the resulting guar gum suspension by adding an organic solvent, followed by separation of the resulting guar gum precipitate, for example, by filtration. Carrying out sedimentation from a thick suspension obtained as a result of endosperm digestion makes it possible to increase the efficiency of sedimentation. As an organic solvent, an organic alcohol, preferably ethyl alcohol, can be used, which dissolves the impurities contained in the original syrup (suspension) and initiates the precipitation of guar gum fibers.
Отделение гуаровой камеди может быть проведено также с использованием мембранной фильтрации, что является также известным способом отделения аналогичных продуктов из густых суспензий (растворов), что также позволяет эффективно отделить гуаровую камедь.The separation of guar gum can also be carried out using membrane filtration, which is also a known method for separating similar products from thick suspensions (solutions), which also makes it possible to effectively separate guar gum.
Полученная гуаровая камедь может быть направлена на сушку и измельчение до требуемого размера.The resulting guar gum can be dried and ground to the desired size.
Дополнительно может достигаться расширение линейки продуктов получаемых при переработке семян гуара, если способ дополнительно будет включать стадию переработки оболочек семян, которая включает этапы отжима, окатывания и сушки, и/или дополнительно будет включать стадию переработки зародышей семян гуара, которая включает этапы отжима, окатывания и сушки.Additionally, an extension of the line of products obtained from the processing of guar seeds can be achieved if the method additionally includes a step for processing seed hulls, which includes the steps of pressing, pelleting and drying, and/or additionally includes a stage for processing guar seed germs, which includes the steps of pressing, pelleting and drying. drying.
В результате дополнительной стадии отделенная оболочка отдельно перерабатывается для получения кормового продукта. Переработка оболочки (кожуры) семян в кормовой материал осуществляется известными в этой области способами и включает отжим - для удаления излишней влаги после размачивания семян гуара, окатывание и сушку полученных при окатывании гранул. Удаление влаги (отжим) может осуществлять любым известным способом, например, фильтрацией или с использованием экструдеров.As a result of the additional step, the separated casing is separately processed to produce a feed product. The processing of the shell (peel) of the seeds into feed material is carried out by methods known in this field and includes pressing to remove excess moisture after soaking the guar seeds, pelleting and drying the granules obtained by pelleting. The removal of moisture (squeezing) can be carried out by any known method, for example, by filtration or using extruders.
Переработка зародышей осуществляется аналогичным для оболочек семян образом известными в этой области способами и включает отжим, окатывание и сушку, в результате чего также получают кормовой материал.The processing of the germs is carried out in a manner similar to that of the seed coats, by methods known in the art, and includes pressing, pelleting and drying, as a result of which fodder material is also obtained.
После отделения гуаровой камеди в фильтрате сохраняется оставшаяся в жидкой фазе гуаровая камедь (низкомолекулярная). После отделения излишка растворителя концентрированный раствор низкомолекулярной гуаровой камеди представляет собой еще один продукт переработки семян гуара - концентрат гуаровой камеди. После дополнительной очистки, например, сорбционной, из него возможно выделение гуаровой камеди с меньшей молекулярной массой для применения в фармакологии и/или косметологии.After separation of the guar gum, the guar gum (low molecular weight) remaining in the liquid phase is retained in the filtrate. After removing the excess solvent, a concentrated solution of low molecular weight guar gum is another product of the processing of guar seeds - guar gum concentrate. After additional purification, for example, sorption, it is possible to isolate guar gum with a lower molecular weight for use in pharmacology and/or cosmetology.
Замачивание семян гуара может осуществляться в воде, а может осуществляться в нейтральном или слабощелочном водном растворе, pH которого может составлять от 6,5 до 8,5. Раствор также может содержать дополнительные химические добавки, позволяющие понизить набухаемость эндосперма. Добавки известны для специалиста и могут быть выбраны из группы: органических или неорганических соединений, которые содержат в составе по крайней мере один из ионов Fe/Ni/Co/Cr/Pb/B/Ba/Mg/Ca. Например, хлорид железа либо сульфат меди, или хлорид кальция. Время замачивания предпочтительно определять по изменению окраски раствора, которая изменится с прозрачной до насыщенной коричневой. Либо, в зависимости от объема семян гуара может составлять от 2 часов до 10 часов.The soaking of guar seeds may be carried out in water, or may be carried out in a neutral or slightly alkaline aqueous solution, the pH of which may be from 6.5 to 8.5. The solution may also contain additional chemical additives to reduce the swelling of the endosperm. The additives are known to those skilled in the art and may be selected from the group of organic or inorganic compounds that contain at least one of the Fe/Ni/Co/Cr/Pb/B/Ba/Mg/Ca ions. For example, ferric chloride or copper sulfate, or calcium chloride. The soak time is preferably determined by the change in color of the solution, which will change from clear to deep brown. Or, depending on the volume of guar seeds, it can be from 2 hours to 10 hours.
Соотношение семян гуара к раствору предпочтительно может составлять 1:2. При таком соотношении обеспечивается оптимальная влажность оболочки семян и в дальнейшем не требуется отделения излишков жидкости.The ratio of guar seed to solution may preferably be 1:2. With this ratio, the optimal moisture content of the seed coat is ensured and in the future it is not required to separate excess liquid.
Замачивание семян гуара в растворе предпочтительно, но не обязательно, осуществлять при перемешивании для обеспечения равномерного проникновения раствора. Размачивание семян гуара может осуществляться, например, в реакторе-смесителе при перемешивании, или в любом другом устройстве, известном для специалиста, в котором может обеспечиваться замачивание семян.The soaking of the guar seeds in the solution preferably, but not necessarily, is carried out with agitation to ensure uniform penetration of the solution. The soaking of the guar seeds can be carried out, for example, in a stirring reactor, or in any other device known to the person skilled in the art, in which the seeds can be soaked.
Раствор для разваривания эндосперма может дополнительно включать химические добавки, расщепляющие отличные от гуаровой камеди соединения (полимеры), содержащиеся в составе эндосперма семян гуара. Такие добавки известны специалисту и могут быть выбраны, например, из группы гидролитических ферментов (в частности, гидролитических ферментов альфа-амилаз).The endosperm digestion solution may further include chemical additives that break down non-guar gum compounds (polymers) contained in the guar seed endosperm. Such additives are known to the person skilled in the art and may be selected, for example, from the group of hydrolytic enzymes (in particular hydrolytic enzymes of alpha-amylases).
Соотношение раствора для разваривания эндосперма к эндосперму может составлять предпочтительно 2:1, при указанном соотношении будет снижаться возможность образования сгустков и при этом будет обеспечиваться образование густой суспензии.The ratio of endosperm to endosperm digestion solution may preferably be 2:1, at which ratio the possibility of clot formation will be reduced and a thick slurry will be formed.
При образовании комков или сгустков при разваривании эндосперма дополнительно может быть добавлена стадия отделения и размалывания сгустков (комков). Для этого они могут быть отделены от массы ситом, размолоты и вновь возвращены в варочный аппарат, в котором проводят разваривание измельченного эндосперма.When lumps or clots are formed during endosperm digestion, an additional step of separating and grinding clots (lumps) can be added. To do this, they can be separated from the mass with a sieve, ground and returned to the cooking apparatus, in which the crushed endosperm is boiled.
Сушка полученной (отделенной) гуаровой камеди может быть осуществлена с использованием ИК-излучения, например, на ленточном конвейере, по которому затем поступает на дополнительное дробление и размол, а затем на просеивание. Влажность высушенной камеди предпочтительно может находиться в диапазоне 3-5%, т.к. пересушенная камедь: 1) будет приводить к повышенному пылеобразованию на последующих этапах; 2) может привести к потере (снижению) вязкостных свойств целевого продукта ввиду термодеструкции галактоманнана.Drying of the obtained (separated) guar gum can be carried out using IR radiation, for example, on a conveyor belt, through which it then goes to additional crushing and grinding, and then to sieving. The moisture content of the dried gum may preferably be in the range of 3-5%. overdried gum: 1) will lead to increased dust formation at subsequent stages; 2) can lead to a loss (decrease) in the viscosity properties of the target product due to the thermal degradation of galactomannan.
Дополнительно способ может включать стадию регенерации фильтрата после отделения гуаровой камеди для его очистки. Регенерация может быть проведена с использованием ректификационных колонн.Additionally, the method may include the step of regenerating the filtrate after separating the guar gum to purify it. Regeneration can be carried out using distillation columns.
Суспензия дополнительно может быть подвергнута пастеризации (воздействию высоких температур) для подавления жизнедеятельности вредоносных для камеди микроорганизмов. Температурные пределы пастеризации подобных продуктов известны для специалиста.The suspension can additionally be subjected to pasteurization (high temperatures) to suppress the vital activity of microorganisms harmful to the gum. Temperature limits for pasteurization of such products are known to those skilled in the art.
Технический результат достигается при использовании установки которая включает последовательно соединенные устройство, в котором обеспечивается замачивание семян гуара при температуре от 45 до 65°C, устройство, обеспечивающим отделение оболочек семян, устройство измельчения очищенного от оболочек семени гуара, устройство, обеспечивающее разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм, устройство, в котором обеспечивается разваривание измельченного эндосперма при температуре от 65 до 85°C, и устройство, в котором обеспечивается отделение гуаровой камеди.The technical result is achieved by using a plant that includes a series-connected device, which ensures the soaking of guar seeds at a temperature of 45 to 65 ° C, a device for separating seed hulls, a device for grinding peeled guar seeds, a device for separating crushed guar seeds into germs and crushed endosperm, a device in which the crushed endosperm is boiled at a temperature of 65 to 85°C, and a device in which guar gum is separated.
Технический результат обеспечивается за счет комплекса устройств, в которых обеспечивается последовательная «мокрая» переработка семян гуара в указанных условиях.The technical result is provided by a set of devices that provide consistent "wet" processing of guar seeds under the specified conditions.
Установка дополнительно может включать дополнительно модуль обработки оболочек семян гуара, который включает устройства отжима, окатывания и сушки, соединенный с устройством, обеспечивающим отделение оболочек семян, а также может включать дополнительно модуль переработки зародышей семян гуара, который включает устройства отжима, окатывания и сушки, который соединен с устройством отделения зародыша семян гуара от измельченного эндосперма. В этом случае обеспечивается дополнительный технический результат - расширение линейки получаемых при переработке семян гуара продуктов.The installation may additionally include an additional module for processing guar seed hulls, which includes squeezing, pelletizing and drying devices connected to a device that provides separation of seed hulls, and may also include an additional module for processing guar seed germs, which includes squeezing, pelletizing and drying devices, which connected to a device for separating the guar seed germ from the crushed endosperm. In this case, an additional technical result is provided - expanding the range of products obtained by processing guar seeds.
Модуль по переработке оболочек семян гуара, а также модуль по переработке зародышей семян гуара включают устройства отжима (например, могут быть использованы фильтры для отделения излишка жидкости), окатывания (в частности, гранулятор) и осушки (сушилку любого известного типа, использующуюся в пищевой промышленности).The Guar Seed Hull Processing Module and the Guar Seed Germ Processing Module include squeezing devices (for example, filters can be used to separate excess liquid), pelletizing (in particular, a granulator) and drying (any known type of dryer used in the food industry ).
Устройство, в котором обеспечивается замачивание семян гуара, может представлять собой реактор-смеситель, в котором может также осуществляться перемешивание семян гуара с раствором для дополнительного повышения эффективности размачивания (распределения растворителя равномерно между семенами), либо любое другое устройство, в котором может быть осуществлено замачивание семян (например, промышленный котел, использующийся в пищевой промышленности). Устройство, обеспечивающее механическое отделение оболочек семян, может представлять собой шелушильную машину.The device in which the soaking of the guar seeds is provided can be a mixer reactor, in which the mixing of the guar seeds with the solution can also be carried out to further increase the efficiency of the soaking (distributing the solvent evenly between the seeds), or any other device in which the soaking can be carried out seeds (for example, an industrial boiler used in the food industry). The device for mechanically separating the seed coats may be a shelling machine.
Устройство измельчения очищенного от оболочек семени гуара может представлять собой, например, дробилку, которая настроена на измельчение в соответствии со средним размером зародыша семян гуара, или измельчитель-мясорубку, диаметр отверстий которой предпочтительно может соответствовать среднему размеру зародыша семян гуара.The device for crushing the shelled guar seed can be, for example, a crusher that is set to grind according to the average size of the germ of the guar seeds, or a meat grinder, the diameter of the openings of which can preferably be the average size of the germ of the guar seeds.
Устройство отделения зародыша семян гуара от измельченного эндосперма может представлять собой просеивающую машину с возможностью мокрого просеивания, например, вибросита с использованием промывочной жидкости.The device for separating the guar seed germ from the crushed endosperm can be a screening machine with wet screening capability, such as a vibrating screen, using a washing liquid.
Устройство, в котором обеспечивается разваривание измельченного эндосперма может представлять собой реактор-смеситель либо промышленный котел с обеспечением повода тепла.The device in which the crushed endosperm is boiled can be a mixing reactor or an industrial boiler with a heat source.
При этом, если для отделения гуаровой камеди используется вариант осаждения гуаровой камеди из полученной при разваривании эндосперма суспензии, осаждение может осуществляться в самом реакторе-смесителе, однако предпочтительно осуществлять осаждение в другом устройстве, например, в проточном реакторе вытеснения. В этом случае проточный реактор вытеснения будет входить в состав устройства, в котором обеспечивается отделение гуаровой камеди, которое также может включать друк-фильтр, размер ячейки которого может составлять не более 2 мм.At the same time, if the variant of precipitation of guar gum from the suspension obtained by boiling the endosperm is used to separate guar gum, precipitation can be carried out in the mixer reactor itself, however, it is preferable to carry out precipitation in another device, for example, in a flow displacement reactor. In this case, the displacement flow reactor will be part of a device that provides separation of guar gum, which may also include a druk filter, the mesh size of which can be no more than 2 mm.
Установка дополнительно может включать устройство, обеспечивающее сушку гуаровой камеди, соединенное с устройством, обеспечивающим отделение гуаровой камеди. Также установка переработки семян гуара дополнительно может включать устройства дробления и/или перемалывания гуаровой камеди, соединенные с устройством, обеспечивающим сушку гуаровой камеди.The installation may further include a device for drying guar gum connected to a device for separating guar gum. Also, the guar seed processing plant may additionally include devices for crushing and/or grinding guar gum, connected to a device that provides drying of guar gum.
Устройство, обеспечивающее сушку гуаровой камеди, может представлять собой инфракрасную сушилку, которая, например, может быть выполнена на ленточном конвейере, по которому отделенная гуаровая камедь поступает на дополнительное дробление и размол, а затем на просеивание. The device for drying guar gum can be an infrared dryer, which, for example, can be made on a conveyor belt, through which the separated guar gum goes to additional crushing and grinding, and then to sieving.
Установка для переработки семян гуара дополнительно может включать ректификационную колонну, соединенную с устройством, обеспечивающим отделение гуаровой камеди.The guar seed processing plant may further include a distillation column connected to a device for separating guar gum.
Заявляемая установка может также включать по меньшей мере один модуль регенерации органического растворителя, соединенный устройством, обеспечивающее отделение гуаровой камеди.The inventive installation may also include at least one organic solvent recovery module connected to a device that provides separation of guar gum.
Установка для переработки семян гуара может дополнительно включать устройство, обеспечивающее конденсацию выпаренного в устройствах, обеспечивающих сушку, пара, которое соединено с устройствами, обеспечивающими сушку (осушку). Оно в свою очередь может быть соединено с устройством, в котором обеспечивается замачивание семян гуара при температуре от 45 до 65°C, и устройством, в котором обеспечивается разваривание измельченного эндосперма при температуре от 65 до 85°C. Также оно может быть соединено с устройством, обеспечивающим разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм, в варианте, при котором используется промывочная жидкость. Это обеспечивает возможность использовать сконденсированную воду использовать снова на стадиях отделения оболочек семян гуара и разваривания измельченного эндосперма. Указанное устройство может представлять собой конденсатор. The installation for processing guar seeds may additionally include a device for condensing the vapor evaporated in the drying devices, which is connected to the drying (drying) devices. This, in turn, can be connected to a device in which the soaking of guar seeds is provided at a temperature of 45 to 65°C, and a device in which the crushed endosperm is boiled at a temperature of 65 to 85°C. It can also be connected to a device that separates crushed guar seeds into germs and crushed endosperm, in a variant that uses a washing liquid. This makes it possible to use the condensed water again at the stages of separating the shells of the guar seeds and boiling the crushed endosperm. Said device may be a capacitor.
Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.
На фигуре 1 представлена общая блок-схема предлагаемого способа с указанием стадий, где 1 - очистка семян гуара от оболочки, 2 - переработка оболочек, 3 - измельчение очищенных от оболочек семян гуара, 4 - разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм, 5 - переработка зародыша, 6 - разваривание измельченного эндосперма, 7 - отделение гуаровой камеди.The figure 1 shows a general block diagram of the proposed method indicating the stages, where 1 - cleaning the guar seeds from the shell, 2 - processing the shells, 3 - grinding the shelled guar seeds, 4 - separating the crushed guar seeds into germs and crushed endosperm, 5 - processing of the germ, 6 - digestion of the crushed endosperm, 7 - separation of guar gum.
На фигуре 2 представлен возможный вариант общей аппаратурно - технологической схемы комплексной переработки семян гуара, где 8 - реактор-смеситель, 9 - шелушильная машина, 10 - фильтр, 11 - гранулятор, 12 - сушилка, 13 - дробилка, 14 - вибросита, 15 - реактор-проточный, 16 - ректификационная колонна, А - дробленные семена гуара, B - отделенные оболочки (кожура) семян гуара, C - отделенный зародыш, D - измельченный эндосперм, E - раствор концентрата гуаровой камеди, F - регенерированный органический растворитель.The figure 2 shows a possible variant of the general hardware - technological scheme for the complex processing of guar seeds, where 8 is a mixer reactor, 9 is a shelling machine, 10 is a filter, 11 is a granulator, 12 is a dryer, 13 is a crusher, 14 is a vibrating screen, 15 is flow reactor, 16 - distillation column, A - crushed guar seeds, B - separated shells (peel) of guar seeds, C - separated germ, D - crushed endosperm, E - guar gum concentrate solution, F - regenerated organic solvent.
Способ переработки семян гуара включает очистку семян от оболочки 1, которая заключается в замачивании семян гуара в растворе при температуре от 45 до 65°C и последующем механическом отделении оболочек семян. Оболочки семян гуара дополнительно перерабатывают 2 на кормовой материал путем отжима, окатывания и осушки. Очищенный от оболочек гуар измельчают до размера зародыша семян 3, затем отделяют зародыш от измельченного гуара 4. Дополнительно проводят переработку зародышей семян гуара на кормовой материал, которая включает отжим, окатывание и осушку 5. Измельченный эндосперм разваривают 6 при температуре от 65 до 85°C, затем из суспензии разваренного эндосперма отделяют гуаровую камедь 7.The method for processing guar seeds includes cleaning the seeds from the
Изобретение поясняется примером реализации, для которого смоделированы и рассчитаны материальные потоки.The invention is illustrated by an implementation example for which material flows are modeled and calculated.
Семена гуара подают на стадию очистки от оболочек, где их замачивают в щелочном растворе с pH = 8 (который может содержать указанные выше химические добавки) в реакторе-смесителе 8 с обогревом для обеспечения температуры смеси 70°C. Замачивание проводят предпочтительно при перемешивании до получения темного цвета раствора. На этой стадии семена пропитываются раствором, благодаря чему оболочки становятся непрочными, и они достаточно легко отделяются от семени на стадии отделения - шелушения в шелушильной машине 9. The guar seeds are fed to the dehulling stage where they are soaked in an alkaline solution of pH = 8 (which may contain the above chemical additives) in a mixing reactor 8 with heating to provide a mixture temperature of 70°C. Soaking is carried out preferably with stirring until a dark solution is obtained. At this stage, the seeds are impregnated with a solution, due to which the shells become fragile, and they are quite easily separated from the seed at the stage of separation - peeling in the peeling machine 9.
Отделенные влажные оболочки поступают в цикл переработки на кормовой материал, который включает в себя стадии отжима, который может осуществляться экструдерами и/или фильтрами 10, окатывания в грануляторе 11 и сушки 12. Фильтрат поступает на упаривание с получением белкового концентрата, который далее сушится на гранулах/окатышах оболочки и/или зародыша. Выпаренная при осушке вода конденсируется, например, в конденсаторе (не показан на фигурах), и используется повторно на стадиях замачивания, разваривания, промывки и др. The separated wet shells enter the processing cycle for feed material, which includes the stages of pressing, which can be carried out by extruders and / or
Частично размоченное зерно гуара, очищенное от оболочек, направляют на стадию дробления (мокрого помола) в дробилке 13, где под механическим воздействием разрушается, образуя неоднородную кашицу из размолотых семядолей эндосперма и зародышей. Затем проводят отсев зародышей, который осуществляют на виброситах 14 с добавлением промывочной жидкости (оборотной воды), которая разделяет влажные куски эндосперма и зародыши. Зародыши обладают регулярным размером и отличаются твердостью. Разница в свойствах зародыша и эндосперма позволяет их разделить и направить зародыши на дальнейшую переработку для получения кормового продукта, которая аналогична таковой для оболочек. Partially soaked guar grain, peeled from the shells, is sent to the stage of crushing (wet grinding) in the
Отделенные от зародышей куски семядолей измельченного эндосперма направляют на стадию разваривания при температуре 80°C, которое осуществляется в реакторе-смесителе 8. Возможно использование химических добавок для эффективного протекания процесса, а именно гидролитических ферментов альфа-амилаз. Здесь влажный, но частично твердый эндосперм разваривается в пюреобразную суспензию. В этой суспензии частично могут присутствовать неоднородности в виде сгустков и комков, которые отделяют от основной массы ситом (или размалывают), вновь возвращают в варочный аппарат. Время разваривания составляет 40 мин.Pieces of crushed endosperm cotyledons separated from the embryos are sent to the stage of digestion at a temperature of 80°C, which is carried out in a mixing reactor 8. It is possible to use chemical additives for the efficient flow of the process, namely, hydrolytic enzymes of alpha-amylases. Here, the moist but partially firm endosperm is boiled into a purée-like suspension. In this suspension, inhomogeneities in the form of clots and lumps may be partially present, which are separated from the main mass with a sieve (or ground), returned to the cooking apparatus again. The boiling time is 40 minutes.
Далее происходит осаждение гуаровой камеди, которое осуществляется путем обработки разваренной суспензии органическим растворителем (этиловым спиртом), который забирает, т.е. растворяет в себе примеси, содержащиеся в исходном сиропе, и инициирует осаждение волокон гуаровой камеди. Эта стадию проводится в проточном реакторе 15. После отжима на фильтрах 10 фильтрат (этиловый спирт) проходит стадию регенерации, которая осуществляется в ректификационных колоннах 16, после которой выходит готовый (регенерированный) растворитель, а в кубовом остатке остается перспективный продукт (концентрат гуаровой камеди), который после стадий дополнительной, например, сорбционной, чистки может найти применение в фармакологии и/или косметологии.Next, the precipitation of guar gum occurs, which is carried out by treating the boiled suspension with an organic solvent (ethyl alcohol), which takes, i.e. dissolves the impurities contained in the original syrup, and initiates the precipitation of guar gum fibers. This stage is carried out in a
Осажденная и отжатая камедь в виде спрессованных волокон подается на сушку в сушилку 12, которая может осуществляться посредством ИК-излучения на ленточном конвейере откуда поступает на дробление в дробилку 13 и далее на просеивание на виброситах 14.The precipitated and squeezed gum in the form of compressed fibers is fed to the
Для корректного подбора оборудования далее приведены расчетные материальные потоки, имеющие место в описанной выше технологической схеме. Результаты представлены в таблице 1. Расчеты выполнены в относительных единицах массы, в расчетах принят выход гуаровой камеди 25%, остальное приходится на кормовые материалы и концентрат гуаровой камеди.For the correct selection of equipment, the following are the calculated material flows that take place in the above-described technological scheme. The results are presented in Table 1. Calculations are made in relative units of mass, the yield of guar gum is 25%, the rest falls on feed materials and guar gum concentrate.
На основании известных материальных потоков были проведены расчеты производительности перерабатывающего комплекса (установки для переработки семян гуара с использованием заявленного способа) исходя из заданного количества готового продукта (гуаровой камеди). Результаты вариантов расчета приведены в таблице 2.Based on the known material flows, calculations were made of the productivity of the processing complex (installation for processing guar seeds using the claimed method) based on a given amount of the finished product (guar gum). The results of the calculation options are shown in Table 2.
Представленный пример и расчеты подтверждают, что заявленные способ и установка для переработки семян гуара позволяют расширить линейку продуктов, получаемых при переработке семян гуара, повысить выход гуаровой камеди за счет использования «мокрого» способа переработки семян с учетом свойств компонентов семян (при котором исключаются потери сухого продукта), а также упростить разделения семян гуара на отдельные компоненты (оболочка, эндосперм, зародыш) и снизить количество используемой при переработке жидкости.The presented example and calculations confirm that the claimed method and installation for processing guar seeds allow expanding the range of products obtained by processing guar seeds, increasing the yield of guar gum through the use of a "wet" method of processing seeds, taking into account the properties of the components of the seeds (which eliminates the loss of dry product), as well as simplify the separation of guar seeds into individual components (shell, endosperm, germ) and reduce the amount of liquid used during processing.
Таблица 1. Расчет материальных потоков способа переработки семян гуара.Table 1. Calculation of material flows of the guar seed processing method.
Таблица 1. Продолжение.Table 1. Continued.
Таблица 1. Продолжение.Table 1. Continued.
Таблица 1. Продолжение.Table 1. Continued.
Таблица 1. Продолжение.Table 1. Continued.
Таблица 2. Производительность установки переработки семян гуара по основным продуктам и потребляемому сырью, т/год.Table 2. Productivity of the plant for processing guar seeds by main products and consumed raw materials, t/year.
Claims (45)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116663A RU2766009C1 (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Method for processing guar seeds and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116663A RU2766009C1 (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Method for processing guar seeds and installation for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766009C1 true RU2766009C1 (en) | 2022-02-07 |
Family
ID=80214791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021116663A RU2766009C1 (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Method for processing guar seeds and installation for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766009C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3080355A (en) * | 1959-02-18 | 1963-03-05 | Meypro Ag | Method of separating the endosperm from the embryo and husks of seeds |
GB1069167A (en) * | 1963-12-21 | 1967-05-17 | John Zum Felde & Classen G M B | Improved method of obtaining guar gum from guar seed |
RU2403264C1 (en) * | 2006-10-05 | 2010-11-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Method of producing guar gum containing unhulled guar, and methods of using guar gum during underground layer processing |
RU2539207C1 (en) * | 2010-12-17 | 2015-01-20 | Вибронет Греф Гмбх Унд Ко. Кг | Machine and method for humidification of grain crop with liquid |
-
2021
- 2021-06-09 RU RU2021116663A patent/RU2766009C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3080355A (en) * | 1959-02-18 | 1963-03-05 | Meypro Ag | Method of separating the endosperm from the embryo and husks of seeds |
GB1069167A (en) * | 1963-12-21 | 1967-05-17 | John Zum Felde & Classen G M B | Improved method of obtaining guar gum from guar seed |
RU2403264C1 (en) * | 2006-10-05 | 2010-11-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Method of producing guar gum containing unhulled guar, and methods of using guar gum during underground layer processing |
RU2539207C1 (en) * | 2010-12-17 | 2015-01-20 | Вибронет Греф Гмбх Унд Ко. Кг | Machine and method for humidification of grain crop with liquid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101283767B (en) | Sweet potato starch producing and sweet potato residues processing technique | |
CN103302080A (en) | Preparation method of eggshell powder and processing device | |
CN100593977C (en) | Process for producing instant oat powder and oat complete powder by microwave | |
CN105454622A (en) | Production method of pea protein powder | |
CN108559003A (en) | A kind of energy saving, emission reduction, efficient cornstarch processing method | |
RU2766009C1 (en) | Method for processing guar seeds and installation for its implementation | |
CN106615600B (en) | Process for separating protein from sea buckthorn seed meal by wet milling method | |
CN111513257A (en) | Preparation method of low-temperature coupling cooked oatmeal | |
WO2008010156A2 (en) | Dietary fibres | |
CN102907513A (en) | Preparation method and system of fermented tartary buckwheat tea | |
CN102453098A (en) | Preparation method of corn starch | |
CN111841692A (en) | Rice impurity removing process | |
CN104432272B (en) | A kind of production method of the full powder of gingko | |
CN1737157A (en) | Method for simultaneously producing bean starch and plant separation protein using endogenous proteinase | |
CN110870517A (en) | Clear corn cob and bract juice beverage and preparation method thereof | |
CN1164195C (en) | Technology for producing long-thread vermicelli from acorn | |
CN103521286A (en) | Production process method for producing rice by using paddy rice | |
CN1159424C (en) | Aqueous sunflower seed solution one-step separation oil protein extracting process | |
CN110623136B (en) | Comprehensive processing method of chenopodium quinoa isolate protein, starch, protein peptide and dietary fiber | |
CN103316896A (en) | Processing method of eggshell powder | |
US677587A (en) | Oat stock-feed and process of producing same. | |
CN112725069A (en) | Production and processing technology of antioxidant peanut oil | |
CN110663917A (en) | Fine nutritional peanut powder | |
RU2803175C1 (en) | Method for producing organic adhesive from cereal seeds for agrochemicals | |
CN114276466B (en) | Processing method for improving comprehensive utilization rate of sweet potato processing byproducts |