Способ фракционирования овса Советский патент 1993 года по МПК A23L1/10 C08B30/04 

I Изобретение относится к способу фрак- ц онирования овса.

j Цель изобретения-обеспечение наиболее экономичного пути фракционирования овса с выделением отдельных исключитель- нр чистых фракций клетчатки, клейковины,и, в|особенности, крахмала.

j Указанная цель достигается тем, что, в способе фракционирования овса, включающем сухой размол лущенного зерна, вымачивание муки в водной среде в присутствии ферментов, разрушающих клеточные оболочки, последовательное отделение от мучной смеси клетчатки путем просеивания и

клейковины и их обезвоживание, разделение остатка, содержащего неочищенный крахмал, в.мультициклоне путем фракционирования остатка под давлением во фракционирующей системе мультициклона, промывки нижнего схода под давлением в противоточной промывной системе мультициклона с добавлением свежей воды и обезвоживания его с получением А-фракции крахмала, обезвоживания верхнего схода из фракционирующей системы мультициклона с получением В-фракции крахмаля, отличающийся тем, что, в фракционирующей системе мультициклона и при промывке

00

со о о

CJ Ю

СО

нижнего схода в противоточной промывной системе мультициклона давление поддерживают на уровне, обеспечивающем значения g-сил не менее, соответственно, 7500 и 4500.

При этом вымачивание муки можно проводить в водной среде, содержащей двуокисьсеры при температуре ,

Фракционирование остатка, содержащего неочищенный крахмал лучше проводить в мультициклоне, имеющем циклонетты с диаметром 10 мм, а перед обезвоживанием верхнего слива из фракЦи- онирующей системы мультициклона лучше провести дополнительное его фракционирование на мультициклоне, выделяемую при этом крахмальную суспензию присоединяют к остатку, содержащему неочищенный крахмал.

Овсяный крахмал сравним с рисовым крахмалом по своим физическим и структурным свойствам. Размер зерен овсяного крахмала является почти таким же небольшим, как и размер зерен рисового крахмала. Оба крахмала характеризуются узким диапазоном гранулометрического состава частиц, как изображено на фиг. 1. Но очистка крахмала с небольшим размером гранул с помощью мультициклона затруднена.

Крахмалы с небольшим размером зерен имеют особую важность для проклейки шелка, производства тонкой типографской бумаги, технических и косметических порошков, биоразрушаемого синтетического материала и пластмассовых листов для различных областей приведения в современных сельском хозяйстве и технике. Размер зерен крахмала оказывает существенное влияние на гомогенность синтетических полимеров, содержащих .крахмальные зерна, и на получаемые механические и термические свойства таких композиций.

Использование крахмалов с небольшими по размерам зернами в наружных покрытиях бумаги приводит к более лучшей пригодности для печатания и к поверхности с меньшим глянцем, что является предпочтительным для современной типографской бумаги. Крахмалы с небольшими зернами с пониженной способностью связывания с водой и меньшей набухаемостью пригодны для производства плакированной бумаги, за счет стабилизированных структур крахмальных модификаций в современных способах высокоскоростного плакирования бумаги с короткими периодами сушки.

Новые виды сырья для процессов производства крахмала приобрели большую важность, поскольку дорогостоящие побочные продукты становились все более важными для экономики всего производственного процесса. В овсе, как сырьевом материале, не только содержатся крахмалы с новыми технически приемлемыми свойствами, но также содержатся протеины (белки),, липиды, волокнистая масса, оглюканы и другие растворимые подобные продукты, играющие особую важность для современ

ного питания человека, так же как для разнообразных промышленных применений.

На фиг. 1 сравниваются гранулометрические составы частиц овсяного и рисового крахмала,

Несмотря на почти идентичные размеры зерен рисового и овсяного крахмала, очистка рисового крахмала на мультициклоне невозможна (если принимать в расчет неприемлемые потери крахмала). В то же

время, как показано в заявленном техническом решении, можно провести эффективное фракционирование овса в мультициклоне с диаметром циклонет 10 мм при повышении значения д-сил.

На фиг. 2 изображена принципиальная . технологическая схема фракционирования овса в соответствии с настоящим изобретением, совокупность из технологических приемов фракционирования и разделения

А-крахмала, В-крахмала, протеина и клетчатки.

Ниже подробно описаны следующие типичные технологические приемы настоящего изобретения (обозначенные заглавными

буквами) на фиг. 2).

Лущение обеспечивается с помощью стандартного оборудования вибрационного типа без использования водяного пара. Также в последующих технологических приемах необходимо избегать температур свыше 48°С для того, чтобы сохранить натуральные свойства овсяного крахмала и побочные продукты.

Для сухого размола можно использовать любую обычную мельницу. Из-за высокого содержания в овсе липидов сразу осуществляют вымачивание муки при постоянном перемешивании в технологической воде.

Как правило, используют соотношение между водой и мукой от 2,5/1 к 3,0/1. Удобно в качестве метабисульфита натрия вводить приблизительно 0,02% двуокиси серы. Суспензию нагревают до температуры 4055°С, предпочтительно, 45°С, в резервуаре. К вымачивающей среде предпочтительно добавлять ферменты, разрушающие оболочку клетки. Для активации гидролиза побочных продуктов в овсяной муке, подобных

гемицеллюлазам, бета-глюкану и пектинам,

продолжают в течение 2-3 часов перемешивание и ферментную обработку. Частичное

pa: ри

рушение эндоспермотических и перифе- еских структур клеток ведет к более лучшеМу отделению присоединенных частиц крахмала, более лучшей экстракции связанны); частиц крахмала, более лучшему отделе ию и улучшенному окончательному обе звоживанию крахмала, клетчатки и протеи на. В качестве ферментного препарата в описанном эксперименте использовали

Э Ал Tri та

hoderma reesei с основными компонен- и эндо-1,4- -0-глюканазой (ЕС 3.2.1.4) и ц|еллобиогидролазой (ЕС 3.2.1.91) и широ- диапазоном побочных активностей, на- лмер, гемицеллюлазы (ксиланазы),

ки пр пр

кр ме нь на KOI де

ве

вы

O4I

он пр

оназа СЕ 15, производимую компанией

ко

использованием штамма

теазы.

Обработанную ферментом гомогенную суфензию просеивают в противотоке с во- дои на конически вращающихся грохотах, си ди ва: ще ва ци

овых отводах, снабженных отверстиями метром 50 и 75 мкм, и других устройст- Обезвоживание клетчатки можно осу- ствлять в винтовом прессе, на уум-фильтре или аппарате для декантаВ следующей операции неочищенный хмал и клейковину разделяют, напри- I, путем декантации. Фракцию клейкови- подвергают концентрированию, ример, в сепараторе с дисковой насад- , перед обезвоживанием в аппарате для антации.

Неочищенный крахмал после этого под- гают разделению на фракции с целью еления крахмальных фракций А и В. Не- щенный крахмал направляют в фракци- лрующий мультициклон, песковый

дукт промывают в многоциклоннои про- тиЬоточной промывочной системе с добавлением свежей воды, и образующийся А-|;рахмал обезвоживают, а продукт, увле- ка емый через слив фракционирующего мультициклона обезвожимают с целью вы- деЬения В-крахмала. В-крахмал хуже по ка- по сравнению с А-крахмалом из-за присутствия протеина, липида и других примесей.

Удобно, когда диаметр мультициклонов составляет 10 мм.

Предпочтительно для достижения эфф4

ктивного разделения использовать в

фракционирующих мультициклонах более высокие по сравнению с обычными д-силы. д-сила в фракционирующем мультициклоне должна составлять, по меньшей мере, 75;00, предпочтительно 8000-9000, в то ape- Mi как g-сила в промывочных мультициклонах составляет, по меньшей мере, 4500, предпочтительно 5000-6000.

В предпочтительном вгрианте продукт, увлекаемый через слив, фракционирующего 5 мультициклона разделяют нэ фракцию В- крахмала и остаточный А-крзхмал, причем последний возвращают в исходное сырье фракционирующего мультициклона.

Несмотря на почти идентичные разме0 ры зерен рисового и овсяного крахмала, было удивительно обнаружить, что эффективная сепарация овсяного крахмала была возможна в мультициклонах диаметром tp мм и при повышенных д-силах, обра5 зующихся за счет более высоких рабочих давлений, в то время как это никогда до этого не было возможно с рисовым крахмалом, если не принять в расчет неприемлемые потери крахмала.

0 Все технологические приемы обезвоживания были осуществлены в аппаратах дг.я декантации и винтовых прессах, а продукты были последовательно высушены. Мелкие твердые частицы были подвергнуты рецир5 куляции в качестве технологической воды с целью сведения к минимуму общего расхода воды и потерь продукции.

Пример. Эксперимент по производству овсяного крахмала, выбранный из се0 рии характерных опытов в финской пилотной установке, был начат при производительности 800 кг/ч овсяной муки (полученной из лущенного овса в молотковой мельнице, оборудованной двумя 1,5-милли5 метровыми ситами). Муку смешивали с

2,74 т свежей и технологической воды 0,8 л целлюлозы Алко Еконазе СЕ 15 и 200 г двуокиси серы (бисул ьфита натрия) на тонну муки.

0 Муку вымачивают в течение 3-х часов при 48°С. Полученную в результате смесь гомогенизируют. Затем гомогенную суспензию просеивают противотоком с водой на конических вращающихся ситах. Получен5 ную клетчатку обезвоживают на червячном прессе. Далее декантацией отделяют клейковину, концентрируют ее в сепараторе с дисковыми соплами и обезвоживают в де- кантаторе. Затем оставшийся сырой крах0 мал фракционируют в мультициклоне с целью выделения. А- и В-фракций крахмала. Нижнюю часть промывают в противоточной промывочной системе мультициклона при добавлении свежей воды, и полученную А5 фракцию крахмала обезвоживают. Верхний сход полученной системы обезвоживают с целью выделения В-фракции крахмала. Песковый продукт сепаратора крахмала поддерживали при 13-14 градусах Боме для обеспечения оптимальной сепарации крахмала и протеина. Песковый продукт протеинового сепаратора был установлен при 150 г/л, а окончательное обезвоживание было произведено в аппарате для декантации. В-крахмал, также обезвожен в аппарате для декантации.

Количество уиклонетт Стадия фракционирования 24

117

217

318

419

520

6. 21

721

822

922

1022

1114 Значения в градусах Боме

Фракционирование стадияпродукт, увлекаемый через слив8

1песковый продукт15

2продукт, увлекаемый через слив8

10песковый продукт15

11продукт, увлекаемый через слив11

Неочищенный крахмал можно было бы разделить на фракции и очистить на мультициклонах диаметром 10 мм с использованием гидроциклона с Д р 8 бар, который приводит к д-силе 8500 в фракционирующем мультициклоне, и с Д р 4,5 бар, что приводит к д-силе 5200 в промывочной системе.

Все материальные потоки были определены и подвергнуты анализу на содержание сухого вещества, крахмала, клетчатки, протеина и липида.

По результатам этих измерений и определений был рассчитан полный материальный баланс, как показано в табл. 1 и 2.

Результаты, перечисленные в таблице 1, демонстрируют эффективность технологических приемов настоящего изобретения, приводящих к высокому извлечению крахмала и к высокой чистоте А-крахмала несмотря на небольшой размер зерен и относительно высокие содержания и липида и протеина в овсе по сравнению с другими хлебными злаками. Содержание протеина, оставшегося в А-крахмале. в действительности ниже 0,5% (таблица 2). Степень белизны овсяного А-крахмала: 96

согласно измерениям по методу I S 0/DI 6473 ЭЛРЕФО. Расход свежей воды сравним с расходом свежей воды в производстве пшеничного крахмала.

Хотя настоящее изобретение описано

применительно к предпочтительному оборудованию, следует понимать, что не отходя от объема и сущности изобретения могут быть выбраны различные модификации и

изменения. Считается, что такие модификации и изменения могут находиться в границах и в объёме изобретения и зависимых пунктов формулы изобретения.

Ф о р.м ула изобретения

1. Способ фракционирования овса, включающий сухой размол лущеного зерна, вымачивание муки в водной среде в присутствии ферментов, разрушающих клеточные оболочки, последовательное отделение от

мучной смеси клетчатки путем просеивания и клейковины и их обезвоживание, разделение остатка, содержащего неочищенный крахмал, в мультициклоне путем фракционирования остатка под давлением во фракционирующей системе мультициклона, промывки нижнего схода под давлением в противоточной промывной системе мультициклона с добавлением свежей воды и обезвоживания его с получением А-фракции

крахмала, обезвоживания верхнего схода из фракционирующей системы мультициклона с получением В-фракции крахмала, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что в фракционирующей системе мультициклона и при промывке нижнего схода в противоточной промывной системе мультициклона давление поддерживают на уровне, обеспечивающем величину значения g-сил, не менее, соответственно, 7500 и 4500.

2. Способ по п.1, о т.л и-ч а ю щ и и с я

тем, что, вымачивание муки осуществляют в водной среде, содержащей двуокись серы, при40-55°С.

3.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, фракционирование остатка, содержащего неочищенный крахмал, осуществляют. в мультициклоне, имеющем циклонетты с диаметром 10 мм.

4.Способ по п.1, отличающийся тем, что, перед обезвоживанием верхнего

схода из фракционирующей системы мультициклона, его дополнительно фракционируют на мультициклоне, а выделяемую при этом крахмальную суспензию присоединя- ют к остатку, содержащему неочищенный крахмал.

Таблица Материальный баланс крахмала

Использование: при фракционировании овса на крахмал, клейковину и клетчатку. Сущность изобретения: лущенный овес размалывают, муку вымачивают в водной среде в присутствии ферментов, разрушающих клеточные оболочки. От мучной смеси последовательно отделяют клетчатку просеиванием и клейковину и обезвоживают их. Остаток, содержащий неочищенный крахмал, фракционируют под давлением, обеспечивающим уровень д-силы 7500, в фракционирующей системе мультициклона с диаметром циклонет 10 мм, нижний сход промывают под давлением, обеспечивающим уровень д-силы 4500, в противоточной промывной системе мультициклона с добавлением свежей воды и обезвоживают с получением А-фракции крахмала. Верхний сход из фракционирующей системы мультициклона обезвоживают с получением В-фрак- ции крахмала. Муку вымачивают в водной среде, содержащей двуокись серы, при тем- пературе-40-55°С, а перед обезвоживанием верхнего схода его дополнительно фракционируют на мультициклоне, выделяемую при этом крахмальную суспензию присоединяют к остатку, содержащему неочищенный крахмал. 3 з.п.ф-лы, 2 табл., 2 ил. (Л С

Определение содержания неочищенного крахмала - по методу соляной кислоты (1 0 1744).

Материальный баланс протеина

Таблица 2

5Г

I &.

О К

« га т

S

|i

ГЗ и S

о мт

со

со

я ш us

S

. со

к« i-i

о

а§ иЭ

% Й|

I Ш

о

0

ё

СП СО

n fe- lti го о к со га о, ,шы

О |

э-J:

ъ

1