Способ получения крахмала Советский патент 1988 года по МПК C08B30/04 

со

О5

со а

со

Изобретение относнтся к техно- логин получения крахмала. Цель изобретения заключается в сокращении расхода воды на процесс. Способ получения крахмала предусматривает измельчение крахмалосодержащего сырья, выделение из измельченного сырья крахмальной суспензии, ее очистку и последующую промывку крахмальной суспензии в несколько ступеней с введением свежей воды на последнюю ступень промывки направлением промывной воды со ступени на ступень в противотоке с промываемой суспензией и отводом промытой крахмальной суспензии. Воду со стадии промывки или вьщеле- ния суспензии крахмала подвергают обратному осмосу с получением водной фракции, содержащей менее 1000 млн,д. протеина,причем эту фракцию возвращают в процесс со свежей водой. 3 табл., 2 ил. i СО

см

1

Изобретение относится к техноло- т ии получения крахмала, а именно к мокрому помолу материалов, содержащих крахмал.

Цель изобретения - сокращение расхода ВОДЬ на процесс.

На фиг.1 изображена технологическая схема получения крахмала из куку рузы; на фиг.2 - то же, из пшеничной муки.

Способ осуществляют следующим образом.

Крахмалосодержащее сырье, например кукурузу, картофель или пшеницу, измельчают, выделяют из измельченного сырья крахмальную суспензию, очищают ее, промывают крахмальную суспензию в несколько ступеней на гидроциклонах с введением свежей воды на последнюю ступень промывки, направляют промывную воду со ступени на ступень в противотоке с промываемой суспензией и отводят промытую крахмальную суспензию. Воду со стадии промывки или выделения суспензии крахмала подвергают обратному осмосу с получением водной фракции, содержащей менее 1000 млн.д. протеина, причем эту фракцию возвращают в процесс со свежей водой.

Разделение при помощи обратного осмоса включает в себя приведение раствора, который подвергается очистке в контакт через полупроницаемую мемб- рану с чистым растворителем (например, с водой), причем разность давлений по мембране выше, чем осмотическое давление раствора. Может ic- пользоваться разница давлений ZO - 100 атм. Поскольку раствор в этом случае содержит как растворимое, так и нерастворимое вещество, желательно поДдерживать поток через полупроницаемую мембрану для того, чтобы предотвратить или задержать забивание пор мембраны. Подходящим решением этой проблемы является поддерживание непрерывного циклического потока жидкости через трубу, выполненную из ма- териала, который используется для изготовления полупроницаемой мембраны, добавление раствора, который необходимо разделить на фракции, к циркули)у1лщему потоку жидкости, изв- лечение первой фракции через полупроницаемую мембрану и извлечение второй фракции путем отделения ее от цир кулирующеГ жидкости.

5

:

5 0 0

5 0 5 0 5

Требуемая степень чистоты получаемого в качестве продукта раствора крахмала зависит от того, для какой цели он будет использоваться, при этом содержание азота (в качестве меры растворимого белка) несколько ниже пределов диапазона 10-1000 ч./ /млн. на сухой основе.

Предлагаемьш способ обеспечивает уменьшение количества свежей воды, подаваемой на замачивание без снижения качества получаемого в качестве конечного продукта крахмала, что достигается за счет введения дополнительной операции, конкретнее разделения воды на две фракции. Тем не менее экономия энергии, обеспечиваемая за счет применения способа, оказьша- ется весьма значительной.

Пример 1. Определяют условия для проведения обратного осмоса. В каждом случае 50-литровые аликвоты подаваемого раствора разделяют на 25 л раствора, прошедшего мембрану (первую фракцию), и 25 л концентрата (вторую фракцию). Все используемые мембраны изготовлены фирмой Вафилин Н.В., Харденберг, Голландия.

Используемая мембрана обеспечивает задерживание по NaCl на 95% и пропускает 44 л чистой воды на 1 м /ч при давлении 40 атм и температуре 14°С. В качестве подаваемого продукта используют промежуточный водный раствор из концентратора промежуточных продуктов, подаваемых со стадии промывки в ходе осуществления способа мокрого помола кукурузы. Поток воды при температуре 17°С и при давлении 40 атм циркулирует в системе со скоростью 2 м/с. Результаты, включая сравнение с водой, используемой для городского водоснабжения, приведены в табл.1.

Используют три различных полупро-, ницаемьгх мембраны , показатели для которых приведены в табл.2.

В качестве подаваемого потока используют поток, выходящий со стадии промывки, поступающий в концентратор промежуточного продукта. Подаваемый поток при температуре 17 С и при давлении 27 атм подвергают циркулированию со скоростью 1,6 м/с.

Результаты приведены в табл.3.

П р и м е р 2 (известный). Кукурузу замачивают в воде. Производительность установки, на которой осуществляется способ, 1000 т/сут. Количест- во воды, подаваемой в замочный чан с кукурузой, 150 т/сут и 1029 т/сут подается со следующей стадии процесса. Количество выходящей из замочного чана замочной воды 564 т/сут, а количе- ство воды с кукурузой, подаваемой на помол, 615 т/сут. На стадии помола отделяют зародыши, волокна, клейковину, и крахмал. Количество воды, связанной с зародышами, волокнами и клейковиной, 317 т/сутки, в то время как полученная суспензия крахмала содержит воды 1000 т/сут.Суспензию крахмала затем промывают и получают промытую суспензию крахмала, содержащую воды 841 т/сут. На ступень промывки подают свежую воду в количестве 1572 т/сут, а выход воды со ступени промывки 1731 т/сут.

30

Пример 3. Процесс осуществляют на установке мокрого помола кукурузы (фиг.1). Установка включает резервуар 1 для замачивания, в котором кукурузу замачивают в воде в течение 40-48 ч при . Производительность установки 1000 т/сут и количество воды, поступающей в резервуар, составляет 150 т/сут с кукурузой (в трубопроводе 2) и,745 т/сут (в трубо- 35 проводе 3) со следующей ступени установки. Из установки выходит вода в количестве 280 т/сут в виде замочной воды (по трубопроводу 4) и 615 т/сут

вещества, г/л 13,,4 и разделяется на две части. Часть et по трубопроводу 12 в количестве 1163 т/сут рециркулируют непосредственно на ступень 6, в то время как другую часть по трубопроводу 13 в количестве 368 т/сут пропускают через установку 14 обратного осмоса. В этой установке используется мембрана, которая удерживает 95% NaCl и пропускает поток пресной воды 44 при давлении 40 атм и температуре . Сырье при температуре и 25 давлении 40 атм циркулирует в установке обратного осмоса со скоростью 2 м/с.Вода, проходящая по трубопроводу 15 через мембрану, в количестве 284 т/сут имеет следующий состав:

Азот, мпн. д.6

Жесткость, г1,25

С1 , млн.д.Меньше 3 Пропускание

(бООх10 М 4 см), %97,1 рН2,7 Сухое вещество, г/л0,22 Растворимые вещества, г/л0,22 и ее рециркулируют посредством подав замоченной кукурузе (по трубопрово- 40 свежей воды на ступень промывки 1У 5), которую подают на следующую - крахмала. Раствор по трубопроводу 16,

выходящий из установки обратного осмоса, который не прошел через мембраступень 6 установки, на которой осуществляют ее помол при температуре примерно 35°С и от которой зародыши отделяют в гидроклонах, затем волокна - на ситах, а клейковину и крахмал - на центрифугах. Количество воды (в трубопроводе 7), связанной с зародышами, волокнами и клейковиной, 317 т/сут, в то время как полученный из центрифуги крахмал (в трубопрог воде 8) содержит воды 1000 т/сут. Затем полученную суспензию крахмала промывают, используя ряд гидроклонов 9, и получают промытую суспензию крахмала, содержащую 841 т/сут воды (в трубопроводе 10). На стадию про- Мывки подают свежую воду (по трубопроводу 11) в количестве 1288 т/сут.

ну (концентрат) в количестве 284 т/ 45 /сут имеет следующий состав: Азот, млн.д. 1710 С1 , млн.д.

рН3,8

Сухое вещество, г/л 27,8 50 Растворимые вещества, г/л22,6 Этот раствор рециркулирует на ступень 6.

Сравнение этого способа с извест- 55 ным способом, в которрм не используется обратньй осмос, показывает, что последний требует 1572 т/сут свежей воды, причем 564 т/сут образуют за- . мочную воду.

а выходящая со стадии промывки вода составляет 1731 т/сут.

Эта вода имеет следующий состав:

5

860 26 35

3,7

5

Азот, млн.д. Жесткость, ° F С1 , млн,д.

рн

Сухое вещество,

г/л13,9

Растворимые

вещества, г/л 13,,4 и разделяется на две части. Часть et по трубопроводу 12 в количестве 1163 т/сут рециркулируют непосредственно на ступень 6, в то время как другую часть по трубопроводу 13 в количестве 368 т/сут пропускают через установку 14 обратного осмоса. В этой установке используется мембрана, которая удерживает 95% NaCl и пропускает поток пресной воды 44 при давлении 40 атм и температуре . Сырье при температуре и 5 давлении 40 атм циркулирует в установке обратного осмоса со скоростью 2 м/с.Вода, проходящая по трубопроводу 15 через мембрану, в количестве 284 т/сут имеет следующий состав:

Азот, мпн. д.6

Жесткость, г1,25

С1 , млн.д.Меньше 3 Пропускание

(бООх10 М 4 см), %97,1 рН2,7 Сухое вещество, г/л0,22 Растворимые вещества, г/л0,22 и ее рециркулируют посредством подану (концентрат) в количестве 284 т/ /сут имеет следующий состав: Азот, млн.д. 1710 С1 , млн.д.

рН3,8

Сухое вещество, г/л 27,8 Растворимые вещества, г/л22,6 Этот раствор рециркулирует на ступень 6.

Сравнение этого способа с извест- ным способом, в которрм не используется обратньй осмос, показывает, что последний требует 1572 т/сут свежей воды, причем 564 т/сут образуют за- . мочную воду.

51369673

Хотя общее количество промывной ний воды, используемой на стадии промывки, остается тем же (1572 т/сут), количество подаваемой свежей воды уменьшается по сравнению с известным способом на 284 т/сут до 1288 т/сут. Таким образом количество воды, вьшо- димой из системы в виде замочной

поток затем направляют на стадию 20 получения клейковины, где выделяют клейковину 21, Выходящий из этой установки продукт делят на два потока, один из которых подвергают обратному осмосу 22 и расщепляют на первую фракцию (пермеат) с низким содержанием растворимых и нерастворимых

воды, уменьшается с 564 т/сут соглас-10 веществ и вторую фракцию (В крахмал).

но известному способу до 280 т/сут.

П р и м е р 4 (известный). В качестве исходного сырья используют кар- тофель. Его измельчают, отделяют сок, волокна, концентрируют крахмал и мывают.

1000 т/сут измельченного картофеля поступают в установку на ступень отделения сока. Свежую воду подают в двух точках: 800 т/сут на ступень 20 отделения волокон (концентрация крахмала ) и 2700 т/сут на последнюю стадию ступени промывки крахмала. Получают, т/сут: сок 803; волокна 33,5;

В крахмал 23 отделяют и направляют на ступень 24 концентрации, где выходящий поток 25 отводят и вьщеляют В крахмал 26, Тем временем первую фрак- про- 15 цию (пермеат) рециркулируют и смешивают со свежей водой 27, поступающей в систему на последней стадии 28 промывки А крахмала. С этой ступени промывки крахмал подают на стадию 29 обезвоживания, волокна 30 и выходящий продукт 31 удаляют и получают А крахмал.

Такая система позволяет уменьшить

сточная вода 3373,5; промытая суспен- 25 потребность в свежей воде на количезия крахмала 290. Если остальные условия поддерживаются постоянными, увеличение количества свежей воды для промывки крахмала приводит к увеличению количества сточной воды.

Параллельно осуществляют процесс по предлагаемому способу. Отличие ег от известного способа в том, что воду, выходящую с первой стадии ступени промывки крахмала, разделяют с помощью обратного осмоса на две фракции, из которых первую рециркулируют на ступень промывки крахмала, а вторую направляют на ступени отдел-ния сока и волокон (концентрации крахмала) .

Таким образом, хотя общее количество используемой промывной воды ос- тем же (2700 т/сут), количество подаваемой свежей воды уменьшается наполовину по сравнению с изве- стньт способом (до 1350 т/сут). Таким же образом количество удаляемой сливной воды уменьшается с 3373,5 до 2023,5 т/сут.

Пример 5. Получение крахмала из пшеничной муки поясняется технологической схемой, изображениой на фиг.2. Пшеничную муку 17 суспендируют на начальной подготовительной ступени 18 и направляют на следуюшую ступень 19, где ее разделяют на поток, богатый крахмалом (А крахмал), и поток, богатый клейковиной. Последний

поток затем направляют на стадию 20 получения клейковины, где выделяют клейковину 21, Выходящий из этой установки продукт делят на два потока, один из которых подвергают обратному осмосу 22 и расщепляют на первую фракцию (пермеат) с низким содержанием растворимых и нерастворимых

20

В крахмал 23 отделяют и направляют на ступень 24 концентрации, где выходящий поток 25 отводят и вьщеляют В крахмал 26, Тем временем первую фрак- 15 цию (пермеат) рециркулируют и смешивают со свежей водой 27, поступающей в систему на последней стадии 28 промывки А крахмала. С этой ступени промывки крахмал подают на стадию 29 обезвоживания, волокна 30 и выходящий продукт 31 удаляют и получают А крахмал.

Такая система позволяет уменьшить

ство, равное количеству пермеата, поступающего из установки обратного осмоса, и уменьшает объем выходящего продукта, который необходимо выпаривать или подвергать другому виду обработки. Размер оборудования для концентрирования так же может быть уменьшен. Качество крахмала можно регулировать, регулируя количество получаемого и рециркулируемого Пермеата. Так как пшеница имеет высокие концентрации ферментов и солей, то вымывание крахмала из шпеницы требует тщательного контроля.

Предлагаемый способ, таким образом, позволяет сократить расход свежей воды на процесс.

Ф

ормула изобретения

45

Способ получения крахмала, предусматривающий измельчение крахмало- содержащего сырья, выделение из из- мельченного сырья крахмальной суспензии, ее очистку и последующую промывку крахмальной суспензии в несколько ступеней с введением свежей воды на последнюю ступень промывки, направлением промывной во}1;ы со

ступени на ступень в противотоке с промываемой суспензией и отводом промытой крахмальной суспензии, отличающийся тем, что,с целью сокращения расхода воды на процесс.

воду со стадии промывки или выделе- фракции, содержащей менее 1000 нпн.д. ния суспензии крахмала подвергают протеина, причем эту фракцию возвра- обратному осмосу с получением водной щают в процесс со свежей водой.

Таблица 1

860

26 35

%

1710

67

3,7

13,9

13,4

3,8

27,8

22,6

Анализ на азот проводят на отфильтрованных образцах.

Таблица 2

1394 1350 1385

67 61 56

- -

0.5

25,8 39

96,7 7,5

0,3-0 0,5

50,3

102,1

126,9

Таблица 3

6 10 15 1,0 3,0 1,0

-3 -9

-14

96,8 95,1 95,9

рН

3,7 3,7 3,7 3,7

Сухое вещество, г/л 44,3

I

Продолжение табл.З

3,1

0,10 0,14 0,19

Фиг.

26

ЪО