Способ переработки семян гуара и установка для его осуществления Российский патент 2022 года по МПК A23L29/238 B02B1/04 C08B37/00 

Изобретение относится к способам комплексной переработки семян гуара, может быть использовано для получения гуаровой камеди в пищевой, нефтяной промышленности, а также в сельском хозяйстве.

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.

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.

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.

Общими признаками известного и заявляемого способов являются стадии измельчения (вальцевания) фрагментов гуара и отделения зародыша.

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.

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.

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.

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.

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.

Общим признаком известного и заявляемого способов является использование увлажнения и нагрева для разделения фрагментов гуара.

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.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Полученная гуаровая камедь может быть направлена на сушку и измельчение до требуемого размера.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Дополнительно способ может включать стадию регенерации фильтрата после отделения гуаровой камеди для его очистки. Регенерация может быть проведена с использованием ректификационных колонн.

Суспензия дополнительно может быть подвергнута пастеризации (воздействию высоких температур) для подавления жизнедеятельности вредоносных для камеди микроорганизмов. Температурные пределы пастеризации подобных продуктов известны для специалиста.

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.

Технический результат обеспечивается за счет комплекса устройств, в которых обеспечивается последовательная «мокрая» переработка семян гуара в указанных условиях.

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.

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).

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.

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.

Устройство отделения зародыша семян гуара от измельченного эндосперма может представлять собой просеивающую машину с возможностью мокрого просеивания, например, вибросита с использованием промывочной жидкости.

Устройство, в котором обеспечивается разваривание измельченного эндосперма может представлять собой реактор-смеситель либо промышленный котел с обеспечением повода тепла.

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.

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.

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.

Установка для переработки семян гуара дополнительно может включать ректификационную колонну, соединенную с устройством, обеспечивающим отделение гуаровой камеди.

Заявляемая установка может также включать по меньшей мере один модуль регенерации органического растворителя, соединенный устройством, обеспечивающее отделение гуаровой камеди.

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.

Изобретение поясняется следующими фигурами.

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.

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.

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.

Изобретение поясняется примером реализации, для которого смоделированы и рассчитаны материальные потоки.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Таблица 1. Расчет материальных потоков способа переработки семян гуара.

Приход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Расход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Стадия очистки семян гуара от оболочек Семена гуара 1,00 0,92 0,08 8,0 Влажная оболочка 0,85 0,30 0,55 65,0 Вода свежая 0,20 0,00 0,20 100,0 Зёрна без оболочки 0,90 0,72 0,18 20,0 Вода возвращ. 1,70 0,00 1,70 100,0 Раствор замачивания 1,25 0,00 1,25 99,8 Хим.добавки 0,10 0,10 0,00 0,0 0,00 Всего 3,00 1,02 1,98 Всего 3,00 1,02 1,98 Переработка оболочек семян 1. Отжим Влажная оболочка 0,85 0,30 0,55 65,0 Отжатая оболочка 0,37 0,28 0,09 25,0 Фильтрат 0,48 0,02 0,46 96,1 Всего 0,85 0,30 0,55 Всего 0,85 0,30 0,55 2. Окатывание Отжатая оболочка 0,37 0,28 0,09 25,0 Окатыши оболочки 0,46 0,30 0,16 35,2 Белковый концентрат 0,09 0,02 0,07 76,1 0,00 Всего 0,46 0,30 0,16 Всего 0,46 0,30 0,16 3. Сушка Окатыши оболочки 0,46 0,30 0,16 35,2 Кормовой материал 0,32 0,30 0,02 5,0 Выпаренная вода 0,15 0,00 0,15 100,0 Всего 0,46 0,30 0,16 Всего 0,46 0,30 0,16

Таблица 1. Продолжение.

Приход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Расход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Упаривание/сушка фильтрата стадии отжима переработки оболочки семян гуара и переработки зародышей Фильтрат с отжима оболочки 0,48 0,02 0,46 96,1 Выпаренная вода 0,49 0,00 0,49 100,0 Фильтрат с отжима зародыша 0,14 0,01 0,13 92,2 Белковый концентрат 0,12 0,03 0,09 76,1 Всего 0,62 0,03 0,59 Всего 0,62 0,03 0,59 Измельчение очищенных от оболочек семян гуара Семена гуара 0,90 0,72 0,18 20,0 Размолотые семена 0,90 0,72 0,18 20,0 Всего 0,90 0,72 0,18 Всего 0,90 0,72 0,18 Разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм Размолотые семена 0,90 0,72 0,18 20,0 Измельченный эндосперм 0,54 0,34 0,21 37,1 Промывочная вода (выпаренная) 0,23 0,00 0,23 100,0 Влажные зародыши 0,58 0,38 0,20 35,0 Всего 1,13 0,72 0,41 Всего 1,13 0,72 0,41 Переработка зародышей 1. Отжим Влажные зародыши 0,58 0,38 0,20 35,0 Отжатые зародыши 0,44 0,37 0,08 17,0 Фильтрат 0,14 0,01 0,13 92,2 Всего 0,58 0,38 0,20 Всего 0,58 0,38 0,20

Таблица 1. Продолжение.

Приход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Расход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % 2. Окатывание Отжатые зародыши 0,44 0,37 0,08 17,0 Окатыши зародышей 0,47 0,38 0,10 20,8 Белковый концентрат 0,03 0,01 0,02 76,1 Всего 0,47 0,38 0,10 Всего 0,47 0,38 0,10 3. Сушка Окатыши зародышей 0,47 0,38 0,10 20,8 Кормовой материал 0,39 0,37 0,02 5,0 Выпаренная вода 0,08 0,00 0,08 100,0 Всего 0,47 0,38 0,10 Всего 0,47 0,38 0,10 Разваривание эндосперма Измельченный эндосперм 0,54 0,34 0,20 37,1 Разваренная суспензия эндосперма 1,01 0,36 0,65 64,5 Вода 0,43 0,00 0,43 100,0 Комки 0,04 0,02 0,02 50,0 Всего 1,01 0,36 0,65 Всего 1,01 0,36 0,65 Отделение комков Разваренная суспензия эндосперма 1,01 0,36 0,65 64,5 Однородная суспензия эндосперма 0,98 0,34 0,63 65,0 Комки 0,04 0,02 0,02 50,0 Всего 1,01 0,36 0,65 Всего 1,01 0,36 0,65

Таблица 1. Продолжение.

Приход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Расход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Отделение гуаровой камеди 1. Осаждение гуаровой камеди Однородная суспензия эндосперма 0,98 0,34 0,63 65,0 Пульпа гуаров. камеди и органич. растворителя 1,66 0,34 1,32 79,4 Органический растворитель 0,68 0,00 0,68 100,0 Всего 1,66 0,34 1,32 Всего 1,66 0,34 1,32 2. Отжим (отделение гуаровой камеди) Пульпа гуаровой камеди и органического растворителя 16,66 0,34 132 79,4 Гуаровая камедь 0,53 0,24 0,29 55,0 Фильтрат 1,13 0,10 1,03 90,9 Всего 16,66 0,34 132 Всего 1,66 0,34 1,32 Регенерация органического растворителя Фильтрат 1,13 0,10 1,03 90,9 Растворитель 0,68 0,00 0,68 100,0 Концентрат гуаровой камеди 0,45 0,10 0,34 76,9 Всего 1,13 0,10 1,03 Всего 1,13 0,10 1,03

Таблица 1. Продолжение.

Приход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Расход Кол-во, ед. Количество твердого вещества в потоке, ед. Количество жидкости в потоке, ед. Влажность потока, % Сушка гуаровой камеди Гуаровая камедь 0,53 0,24 0,29 55,0 Высушенная гуаровая камедь 0,25 0,24 0,01 5,0 Выпаренная вода 0,28 0,00 0,28 100,0 Всего 0,53 0,24 0,29 Всего 0,53 0,24 0,29 Измельчение высушенной гуаровой камеди Высушенная гуаровая камедь 0,27 0,26 0,01 5,0 Измельченная гуаровая камедь 0,27 0,26 0,01 5,0 Всего 0,27 0,26 0,01 Всего 0,27 0,26 0,01 Просеивание Измельченная гуаровая камедь 0,27 0,26 0,01 5,0 Гуаровая камедь (крупность менее 150меш) 0,25 0,24 0,01 5,0 Гуаровая камедь (крупность более 150меш) 0,02 0,02 0,00 5,0 Всего 0,27 0,26 0,01 Всего 0,27 0,26 0,01

Таблица 2. Производительность установки переработки семян гуара по основным продуктам и потребляемому сырью, т/год.

Характеристики Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Производительность по камеди 5000,0 18250,0 36500,0 Количество семян на переработку 20025,5 73093,2 146186,4 Высушенные окатыши оболочки (Кормовой материал) 6332,0 23111,8 46223,6 Высушенные окатыши зародыша (Кормовой материал) 7894,3 28814,2 57628,5 Кубовый остаток (Концентрат гуаровой камеди) 799,2 2917,1 5834,3

Изобретение относится к способам комплексной переработки семян гуара, может быть использовано для получения гуаровой камеди в пищевой, нефтяной промышленности, а также в сельском хозяйстве. Способ переработки семян гуара включает следующие 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. Установка переработки семян гуара включает последовательно соединенные устройство, в котором обеспечивается замачивание семян гуара при температуре от 45 до 65°C, устройство, обеспечивающее отделение оболочек семян, устройство измельчения очищенного от оболочек семени гуара. Также установка включает устройство, обеспечивающее разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм, устройство, в котором обеспечивается разваривание измельченного эндосперма при температуре от 65 до 85°С, и устройство, в котором обеспечивается отделение гуаровой камеди. Изобретение позволяет повысить выход гуаровой камеди, а также упростить разделение семян гуара на отдельные компоненты. 2 н. и 38 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ переработки семян гуара, который включает следующие 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.

2. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает стадию переработки оболочек семян, которая включает этапы отжима, окатывания и сушки.

3. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает стадию переработки зародышей семян гуара, которая включает этапы отжима, окатывания и сушки.

4. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает стадию отделения концентрата низкомолекулярной гуаровой камеди после стадии отделения гуаровой камеди.

5. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором раствор для замачивания семян гуара представляет собой нейтральный или щелочной водный раствор с pH от 6,5 до 8,5.

6. Способ переработки семян гуара по п.5, в котором раствор для замачивания семян гуара дополнительно включает химические добавки, снижающие набухаемость семян.

7. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором соотношение раствора для замачивания к семенам гуара составляет 2:1.

8. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором замачивание семян гуара проводят при перемешивании.

9. Способ переработки семян гуара по п.2 или 3, в котором на этапе отжима используют фильтрацию.

10. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором измельчение эндосперма проводят до размера зародыша семян.

11. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором при отделении зародыша семян гуара от измельченного эндосперма используется промывочная жидкость.

12. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором отделение гуаровой камеди включает стадию осаждения гуаровой камеди органическим растворителем.

13. Способ переработки семян гуара по п.12, в котором органический растворитель представляет собой этиловый спирт.

14. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором раствор для разваривания эндосперма включает химические добавки, расщепляющие отличные от гуаровой камеди соединения, содержащиеся в составе эндосперма семян гуара.

15. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором соотношение раствора для разваривания эндосперма к эндосперму составляет 2:1.

16. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает после стадии разваривания эндосперма стадию отделения и размалывания сгустков.

17. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает стадию регенерации фильтрата после стадии отделения гуаровой камеди из разваренного измельченного эндосперма.

18. Способ переработки семян гуара по п.1, который дополнительно включает сушку отделенной гуаровой камеди.

19. Способ переработки семян гуара по п.18, в котором сушку гуаровой камеди проводят до влажности от 3 до 5%.

20. Способ переработки семян гуара по п.18 или 19, в котором сушку гуаровой камеди проводят с использованием ИК-излучения.

21. Способ переработки семян гуара по п.18, который дополнительно включает стадии дробления и размола гуаровой камеди после сушки.

22. Способ переработки семян гуара по п.1, в котором разваренный измельченный эндосперм представляет собой суспензию.

23. Установка переработки семян гуара, которая включает последовательно соединенные устройство, в котором обеспечивается замачивание семян гуара при температуре от 45 до 65°C, устройство, обеспечивающее 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.

24. Установка переработки семян гуара по п.23, которая дополнительно включает модуль обработки оболочек семян гуара, который включает устройства отжима, окатывания и сушки, соединенный с устройством, обеспечивающим отделение оболочек семян.

25. Установка переработки семян гуара по п.23, которая дополнительно включает модуль переработки зародышей семян гуара, который включает устройства отжима, окатывания и сушки, который соединен с устройством, обеспечивающим разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм.

26. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство, в котором обеспечивается замачивание семян гуара, представляет собой реактор-смеситель.

27. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство, обеспечивающее механическое отделение оболочек семян, представляет собой шелушильную машину.

28. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство измельчения очищенного от оболочек семени гуара представляет собой дробилку.

29. Установка переработки семян гуара по п.28, в которой измельчение осуществляется в соответствии со средним размером зародыша семян гуара.

30. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство, обеспечивающее разделение измельчённых семян гуара на зародыши и измельченный эндосперм, представляет собой просеивающую машину с возможностью мокрого просеивания.

31. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство, обеспечивающее разваривание измельченного эндосперма, представляет собой реактор-смеситель.

32. Установка переработки семян гуара по п.23, в которой устройство, обеспечивающее отделение гуаровой камеди, представляет собой проточный реактор вытеснения, соединенный с друк-фильтром.

33. Установка переработки семян гуара по п.32, в которой размер ячейки друк-фильтра составляет не более 2 мм.

34. Установка переработки семян гуара по п.23, которая дополнительно включает устройство, обеспечивающее сушку гуаровой камеди, соединенное с устройством, обеспечивающим отделение гуаровой камеди.

35. Установка переработки семян гуара по п.34, в котором устройство, обеспечивающее сушку гуаровой камеди, представляет собой инфракрасную сушилку.

36. Установка переработки семян гуара по п.23, которая дополнительно включает ректификационную колонну, соединенную с устройством, обеспечивающим отделение гуаровой камеди.

37. Установка переработки семян гуара по п.34, которая дополнительно включает устройства дробления и/или перемалывания гуаровой камеди, соединенные с устройством, обеспечивающим сушку гуаровой камеди.

38. Установка переработки семян гуара по п.23, которая дополнительно включает устройство, обеспечивающее конденсацию выпаренного в устройствах, обеспечивающих сушку, пара, которое соединено с устройствами, обеспечивающими сушку.

39. Установка переработки семян гуара по п.38, в которой устройство, обеспечивающее конденсацию выпаренного в устройствах, обеспечивающих сушку, пара, представляет собой конденсатор.

40. Установка переработки семян гуара по п.38 или 39, в которой устройство, обеспечивающее конденсацию выпаренного в устройстве, обеспечивающем сушку, пара, 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.