SE470443B - Sätt för kontinuerlig utvinning av stärkelse ur spannmål - Google Patents

Description

Jä» 10 15 20 25 30 -IÄ »ß- CN undantag är ett tyskt företag, som i sin stärkelsefabrik använder en typ av turbokvarn, som man själv tillverkar och som mal skonsamt i ett enda steg, så att kvaliteten på det erhållna mjölet blir den som man vill ha för den av det tyska företaget tillämpade processen, i vilken gluten avskiljes före stärkelsesepareringen.

Det förekomer emellertid flera andra processer för framställning av stärkelse från vete, t ex Martin, Bat- ter, Fesca, Farmarco och Raiso/Alfa Laval, vid vilka man homogeniserar en blandning av mjöl och vatten och utför stärkelsesepareringen i en dekantercentrifug. Gluten ut- vinnes efter denna separering, den s k primärsepare- ringen. Även Westfalia och Flottweg (Barr & Murphy) använder liknande teknik i frontänden av sina processer, varvid man valt att använda en dekantercentrifug som separerar stärkelsen i tre faser, eftersom slutmålet är att utvinna så mycket stärkelse som möjligt och att reducera vätskeströmmarna.

Vid utvinning av stärkelse ur majs användes idag uteslutande den s k "Wetmilling“-processen, som innebär att majskärnan stöps före fortsatt behandling, varvid med stöpning avses att kärnan mjukas upp före malningen genom blötläggning under 30 - 40 timar vid ca 50°C. Stöpvatt- net utgöres huvudsakligen av det vatten, som i ett senare skede av processen användes vid tvättningen (raffine- ringen) av stärkelsen. Efter stöpningen indunstas det därtill använda vattnet och användes som en foderkom- ponent. Svaveldioxid användes vid stöpningen och i andra moment av processen för att förhindra infektion.

Efter stöpningen sker en skonsam malning, varefter groddarna avskiljes som lättfas i hydrocykloner. Majs- oljan extraheras ur groddarna, och resten blir djurfoder.

Tungfasen från hydrocyklonerna befrias från fibrer och pumpas till munstyckscentrifuger, där protein (gluten) 10 15 20 25 30 470 443 avskiljes och stärkelsefasen går vidare till ett antal tvättsteg, som arbetar enligt motströmsprincipen. Stär- kelsesuspensionen kan modifieras enligt olika metoder till slutprodukter som sirap, fruktos, glukos, dextrin etc eller torkas direkt till s k nativ stärkelse.

De för närvarande tillämpade sätten för utvinning av stärkelse ur spannmål är upplagda för utvinning av så mycket stärkelse som möjligt ur råvaran. Därmed kräves ett stort antal processteg och som följd därav dyrbar utrustning, vilket medför att anläggningarna måste byggas för höga kapaciteter, för att rimliga produktionskost- nader skall uppnås. Sådana stora anläggningar fordrar emellertid reningsverk, för att de extremt svåra avfalls- vatten, som lämnar processen, skall kunna hanteras. Kost- naderna för rening av avloppsströmarna uppgår ofta till 30 - 40% av produktionskostnaderna, och man tvingas därför recirkulera och återanvända processvätskor genom olika motströmsförfaranden för att rena (tvätta) stärkel- separtiklarna. Detta innebär, att spädnings- och tvätt- vätskorna i frontänden av processen innehåller hög halt av lösligt och suspenderat material, som försämrar sepa- reringen och orsakar risk för infektion genom att en del av materialet befinner sig lång tid i processen under _ogynnsamma förhållanden.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett miljövänligt sätt för utvinning av stärkelse av hög kvalitet ur spannmål, vilket är enkelt och kräver låg energiinsats, så att produktionskostnaderna kan reduce- ras.

I angivet syfte har för kontinuerlig utvinning av stärkelse ur spannmål enligt uppfinningen åstadkommits ett sätt, vid vilket spannmålen torrmales i ett enda steg, det erhållna mjölet efter avskiljning av skal blandas med vatten och den erhållna suspensionen efter 10 15 20 25 30 . LT» ia CN homogenisering underkastas vidarebehandling i dekanter- centrifug, varvid sättet enligt uppfinningen erhållit de kännetecken som framgår av patentkravet 1.

För närmare förklaring av uppfinningen skall ett utförande av sättet beskrivas med hänvisning till bifo- gade ritningar, på vilka FIG 1 är ett blockschema, som åskådliggör gången i sättet enligt uppfinningen, och FIG 2 är en schematisk bild av en anläggning för utövning av sättet.

Med hänvisning till FIG l åstadkommes först skonsam malning av torkat och rensat vete i ett enda steg, varvid för malning lämpligen användes en s k turbokvarn, som åstadkommer den önskade skonsamma behandlingen av det tillförda vetet. Det genom malningen erhållna mjölet siktas för avskiljning av kli (skal), varefter mjölet blandas med vatten i proportionerna l del mjöl på 1,5 del vatten, som kan utgöras av kallt vatten (vid en tempera- tur av ca 15°C) eller av vatten, som uppvärmts till en temperatur av ca 30°C. Den sålunda erhållna suspensionen homogeniseras i en disintegrator för frigöring av gluten, salter och fett från stärkelsen i mjölet och underkastas sedan centrifugering i en dekantercentrifug, i vilken suspensionen separeras i två fraktioner: en lättare fraktion, som förutom gluten, salter och fett innehåller även mindre stärkelsepartiklar (B-stärkelse) och en tyngre fraktion, vilken innehåller huvudsakligen större stärkelsepartiklar (A-stärkelse). En del av stärkelsen "spilles" sålunda över till den lättare fraktionen. Denna avföres från processen, medan den tyngre fraktionen, som genom avskiljningen av tidigare tillfört vatten har tvättats i dekantercentrifugen, underkastas fortsatt behandling. Den tyngre fraktionen, som har en torrsub- stanshalt på ca 50 %, spädes först med vatten för efter- 10 15- 20 25 30 följande ytterligare tvättning av stärkelsen och för nedbringning av torrsubstanshalten till ca 10 %, varefter suspensionen silas för avskiljning av däri förekommande fibrer. Den silade suspensionen underkastas nu åter centrifugering i en dekantercentrifug, varvid torrsub- stanshalten under avskiljning av tvättvatten ökas till ca 50 %, men suspensionen spädes därefter med vatten för nedbringning av torrsubstanshalten till 40-45 %, så att suspensionen blir mera lätthanterlig. Slutprodukten från processen utgöres sålunda av en högkvalitativ stärkelse- suspension, stärkelseslurry, med denna torrsubstanshalt.

Som biprodukter vid sättet enligt uppfinningen er- hålles kli, gluten, fibrer och salter samt den lättare fraktionen av stärkelse (B-stärkelse), och dessa bipro- dukter kan blandas till ett våtfoder. Det från den sista centrifugeringen avgående tvättvattnet kan utnyttjas för bevattning av åkrar.

Vid tillämpning av sättet enligt uppfinningen skördas sålunda endast de lättseparerade, högvärdiga stärkelsepartiklarna, medan resten, 20 - 30%, tillsammans med kli (skal), gluten, fibrer och salter kan utnyttjas som våtfoder till animalieproduktion. Mycket vatten kan_ användas i medström i processen för tvättning av stär- kelsen, eftersom vattnet kan användas för bevattning av åkrar, som härigenom âterfår en del av de i vattnet före- fintliga närsalterna. Den genom sättet enligt uppfin- ningen framställda produkten levereras i flytande form, och eftersom det vatten som användes i processen kan utgöras av kallt vatten, erfordras ingen annan energi än den elenergi, som förbrukas av elmotorer för drift av de i anläggningen ingående apparaterna (och den obetydliga mängd som erfordras för eventuell uppvärmning av det vatten som blandas med mjölet omedelbart efter mal- ningen). 4%. -n ca 10 .l5 20 25 30 .__ Od Eftersom behandlingstiden från spannmål till färdig produkt vid tillämpning av sättet enligt uppfinningen är endast ca en minut, i vart fall inte längre än 3 minuter, och sättet inte innefattar recirkulation av strömmar samt utföres vid låg temperatur, är risken för infektion av stärkelsesuspensionen, som är att betrakta som en färsk- vara, reducerad till minimum.

För utövning av det beskrivna sättet, varigenom produceras en högvärdig stärkelsesuspension (stärkelse- koncentrat) med en torrsubstanshalt av ca 50%, kan an- vändas små anläggningar, från vilka stärkelsesuspen- sionen levereras i tankbilar till en centralanläggning, som förädlar stärkelsesuspensionen till olika livsmedels- eller industriprodukter. Centralanläggningen blir däri- genom avlastad från spannmålshantering, malning, stärkel- seutvinning och reningsverk. De små stärkelseanlägg- ningarna, som blir satellitanläggningar till centralan- läggningen, kan utgöras av lokala, jordbruksanslutna anläggningar, som kan - och för erforderlig lönsamhet bör - vara förlagda till platser, där det finns tillräckligt med spannmål och avsättning för det våtfoder, som anläggningen producerar, och där det även finns tillgång till kallt vatten av god kvalitet för tvättning av stärkelsen samt föreligger möjlighet att använda tvätt- vattnet för bevattning av åkrar.Z I FIG 2 visas en satellitanläggning av ovan angivet slag. Den innefattar en lagersilo 10 för vete, som tillföres vid ll. Det torkade vetet matas medelst en - transportör 12 via en rensmaskin 13, som kan utgöras av en pneumatisk sikt för bortrensning av sand och skräp, som ev kan finnas med i vetet, till en befuktningsautomat och transportör 14, som vidarebefordrar det fuktade vetet till en vetesilo 15. Befuktning av vetet åstadkomes genom att vatten från en vattenledning 16 strilas över kflx 10 15 20 25 30 470 443 detsamma och tjänar till att underlätta den senare utför- da malningen av vetet. Genom befuktningen ökas spann- målens (spannmålskärnans) vattenhalt med 2 - 3 %, och denna befuktning bör utföras 10 - 15 timar före mal- ningen. Under denna tid förvaras det befuktade vetet i vetesilon, som kan vara försedd med nivåvakt och till- hörande reglerutrustníng för upprätthållande av en förutbestämd nivå i vetesilon. Genom att därvid åstadkomes s k "pluggflöde", säkerställes att varje spannmålskärna får önskad uppehållstid i silon. Från vetesilon 15 tillföres vetet en kvarn 17, som lämpligen utgöres av en s k turbokvarn med mycket kort genom- loppstid. En sådan kvarn åstadkommer den erforderliga skonsamma malningen av vetet. Det helmalda vetet tillföres en cyklonapparat 18 för avskiljning av ev förekommande lättare föroreningar, och från cyklon- apparatens bottenutlopp tillföres vetet en centrifugal- sikt 19, i vilken klipartiklar, som är större än 0,3 mm, separeras bort och med en transportör 20 transporteras till en ledning 21 för vidarebefordran till en våtsilo utanför processlokalen. Mjölet, inbegripet klipartiklar med en partikelstorlek som är mindre än 0,3 mm vidare- befordras genom en ledning 22 till en blandare 23, som tillföres vatten från vattenledningen 16 för blandning av mjöl och vatten i förhållandet 1:1,5 (vattnet kan even- tuellt uppvärmas till en temperatur på 30°C). Medelst en pump 24 vidarebefordras mjölsuspensionen till en turbo- mixer (disintegrator) 25, i vilken suspensionen homogeni- seras och gluten, salter och fett frigöres från stärkel- sekornen. Den homogeniserade suspensionen går vidare till en första dekantercentrifug 26, i vilken suspensionen uppdelas i den lättare fraktionen, som förutom gluten, salter och fett innehåller stärkelsekorn av en mindre storlek och sämre kvalitet, s k B-stärkelse. Denna typ av 470 44-3 10 15 20 25 30 stärkelse utgör ungefär 20 % av den totala mängden stärkelse. Den nämnda lättare fraktionen ledes till en tank 27, från vilken den genom en ledning 28 ledes vidare till våtfodertanken utanför processlokalen. Innan den lättare fraktionen kommer in i tanken 27 kan eventuellt gluten utfällas i suspensionen genom temperatursänkning och avskiljas genom silning. Den fraktion av stärkelsen, som utgöres av de större kornen och är av bättre kvali- tet, benämnes A-stärkelse och har efter genomgång av dekantercentrifugen 26 en torrsubstanshalt av ca 50 %. I dekantercentrifugens utlopp tillföres vatten från vatten- ledningen 16 för utspädning av A-stärkelsen till en torrsubstanshalt av ca 10 %. Spädvattnet bör vara av dricksvattenkvalitet och ha en temperatur på mindre än 15°C. Den tunna stärkelsesuspension ledes till en centrifugalsil 29, företrädesvis en roterande konisk sil med 50 - 100 pm hålstorlek, för avskiljning av före- komande fibrer, som ledes till tanken 27 för att med den lättare fraktionen från dekantercentrifugen 26 ledas vidare till våtfodertanken. Medelst en pump 30 transpor- teras den silade A-stärkelsesuspensionen till en andra dekantercentrifug 31, i vilken vatten avskiljes under tvättning av stärkelsen och torrsubstanshalten åter ökas till ca 50 %. Genom tillförsel av vatten från vatten- ledningen 16 justeras torrsubstanshalten till 40-45 % för att stärkelsen skall bli lättare hanterbar. Denna A-stär- kelsesuspension lagras i en tank 32, medan det före silningen tillförda och i dekantercentrifugen 31 åter avskilda tvättvattnet ledes till en tank 33 för tvätt- vatten för vidarebefordran genom en ledning 34 till damm eller lagringstank utanför processlokalen för att sedan användas för bevattning av åkrar. Dammen eller lagrings- tanken skall vara tillräckligt stor för att kunna uppta- ga den mängd tvättvatten, som avskiljes under ett halvårs I., 10 15 20 25 30 470 445 drift av anläggningen, eftersom efterfrågan på detta vatten för bevattningsändamål föreligger endast under sommarhalvåret.

Stärkelsesuspensionen i tanken 32 är färskvara och bör behandlas som sådan. Den kan medelst tankbil trans- porteras till de fabriker, där den skall användas för produkttillverkning eller förädling. Det som biprodukt erhållna våtfodret kan användas som foder för animalie- produktion.

Den beskrivna processen kan genomföras kontinuer- ligt, dvs vete tillföres i frontänden och bearbetas till stärkelsesuspension resp biprodukter med endast några minuters uppehållstid i anläggningen. Eftersom processen dessutom kan genomföras i ett slutet system och det inte förekommer någon återföring av material i motström - alla materialflöden är riktade medströms från frontänden mot slutänden av processen - blir risken för infektion mini- mal och säkerställas hög kvalitet på produkterna, vilket är viktigt, särskilt med avseende på den känsliga stär- kelseslurryn (färskvara). Som en ytterligare åtgärd att förhindra infektion av stärkelsen kan i tanken 32 doseras saltsyra under tiden som tanken fylles med stärkelse- slurryn för sänkning av pH-värdet till 3,5-4,0. Inga andra kemikalier behöver användas i processen för att förhindra infektion. Den kan lätt automatiseras med minimalt övervakningsbehov och därmed minimal insats av tillsynspersonal.

Följande exempel belyser utbytet i sättet enligt uppfinningen: Kvarnen tillföres vete i en mängd av 1710 kg/h, varvid beståndsdelarna i denna mängd vete är 270 kg vatten, 1077 kg stärkelse och 363 kg annan torrsubstans.

Vid siktningen avskiljes kli i en mängd av 419 kg/h (63 kg vatten, 172 kg stärkelse och 184 kg annan torrsub- 470 44-5 10 15 20 10 stans). Under processen tillförd total mängd vatten (inbegripet det vatten som användes för justering av torrsubstanshalten hos slutprodukten) uppgår till 6480 kg/h. Det material, som avskiljes i den första centri- fugeringen och vid silningen, blandas med kliet till ett våtfoder med en torrsubstanshalt av 26%, och av detta våtfoder erhålles 2939 kg/h (2175 kg vatten, 412 kg stärkelse och 352 kg annan torrsubstans, varav 186 kg protein). Från den andra centrifugeringen erhålles tvätt- vatten i en mängd av 3801 kg/h (3749 kg vatten, 45 kg stärkelse och 7 kg annan torrsubstans). Tvättvattnet har en torrsubstanshalt av 1,4%. Slutprodukten, en slurry av Afstärkelse, erhålles i en mängd av 1434 kg/h (910 kg vatten, 620 kg stärkelse och 4 kg annan torrsubstans) och har en torrsubstanshalt av 43,5%. ' Sättet enligt uppfinningen är tillämpligt inte bara på vete, såsom i det belysande utföringsexemplet, utan även på andra slags spannmål, inbegripet majs.

Under vissa betingelser är det möjligt att påverka utbyte och kvalitet genom att tillföra enzymer i pro- cessen.

Il

Claims (8)

10 15 20 25 30 470 4-43 11 PATENTKRAV

1. Sätt för kontinuerlig utvinning av stärkelse ur spannmål, vid vilket spannmålen torrmales i ett steg, det erhållna mjölet, eventuellt efter avskiljning av skal, blandas med vatten och den erhållna suspensionen efter homogenisering underkastas vidarebehandling i dekanter- centrifug, k ä n n e t e c k n a t av att den homogeni- serade suspensionen direkt efter homogeniseringen i ett första dekantercentrifugsteg separeras i en lättare fas, innehållande förutom gluten, fibrer, salter och fett även mindre stärkelsepartiklar, vilken avföres från processen för användning som foderprodukt, och en tyngre fas, inne- hållande större stärkelsepartiklar, och att den sist- nämnda, tyngre fasen efter spädning med vatten och sedan silning i ett andra dekantercentrifugsteg under avskilj- ning av tvättvatten koncentreras till en suspension med ca 50% torrsubstanshalt, vilken efter eventuell ned- justering av torrsubstanshalten genom tillsats av vatten utgör slutprodukt i processen.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av »att behandlingstiden i processen från malning till utgående stärkelsesuspension med 40 - 50% torrsubstans- halt är mindre än 3 minuter.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att alla materialströmmar i processen är riktade från processens frontände mot dess slutände.

4. Sätt enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t av att spädvatten av dricksvattenkvalitet och med en temperatur lägrg,än 15° tillföres den tyngre fraktionen från det första dekantercentrifug-steget. 10 15 .45 12

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den utspädda stärkelsesuspensioner silas i en roterande konisk sil med 50 - 100 um hålstorlek.

6. Sätt enligt något av krav 1 - 5, k ä n n e - t e c k n a t av att den lättare fraktionen från det första dekantercentrifugsteget blandas med skal från siktningen till ett flytande fodermedel.

7. Sätt enligt något av krav l - 6, k ä n n e - t e c k n a t av att gluten fälls ut i den lättare fraktionen från det första dekantercentrifugsteget genom temperatursänkning och avskiljes genom silning.

8. Sätt enligt något av krav 1 - 7, k ä n n e - t e c k n a t av att spannmålens vattenhalt 10 - 15 timmar före malningen ökas med 2 - 3%. n fi (V: