DE1026250B

DE1026250B - Nassstaerkeherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE1026250B
Application number: DEC14555A
Authority: DE
Inventors: Douglas W Dowie; H Douglas Martin
Original assignee: Corn Products Refining Co
Current assignee: Corn Products Refining Co
Priority date: 1956-11-13
Filing date: 1957-03-20
Publication date: 1958-03-13

Description

Naßstärkeherstellungsverfahren Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Stärke und Nebenprodukten aus stärkehaltigen Stoffen, wie Getreidekörnern, z. B. Mais-und Sorghumkörnern, nach dem Naßverfahren. Insbesondere bezieht sie sich auf verbesserte Verfahren zum Freilegen und Abtrennen der Stärke und des Glutens von der Faser des stärkehaltigen Materials.
Bei der Herstellung von Stärke aus stärkehaltigen Stoffen, wie z. B. Mais-und Sorghumkörnern, ist es üblich gewesen, beispielsweise den Mais einzuweichen und das Einweichwasser zu Verdampfern zwecks Gewinnung der darin enthaltenen löslichen Stoffe abzuziehen. Das eingeweichte Korn wird dann zerkleinert und Behandlungen in Wasser zwecks Zerlegung in die Bestandteile des Korns, nämlich in Keim, Fruchthülle (Pericarp) und Endosperm, unterworfen. Das Endosperm besteht aus einzelnen in eine proteinhaltige Hülle (Gluten) eingebetteten Stärkekörnchen. Das übliche Verfahren besteht darin, das Korn grob aufzubrechen (anzuknacken), die Keime freizulegen, die Keime durch Schwimmverfahren abzutrennen und sie zwecks Entfernung von Stärke und Gluten zu waschen, dann den die Fruchthülle und den unvermahlenen Endosperm enthaltenden Rest des Korns zu vermahlen und das gemahlene Gut einer Grobfaserabtrennung und Waschen, Entwässern oder Abdrücken zu unterwerfen, wobei Stärke und Gluten von dem faserigen Bestandteil des Korns ausgewaschen werden, indem das Gut durch eine Reihe von mit Kupferdrahtnetzen überzogenen Trommeln oder Schüttelsieben geht. Die Faser, welche immer noch restliche Stärke enthält, wird getrocknet und gewöhnlich als Viehfutter benutzt. Die Mischung aus Stärke, Gluten und Wasser aus den vorerwähnten Behandlungen wird durch mit Siebgaze überzogene Trommeln oder Schüttelsiebe geleitet, um die feine Faser darin zu entfernen, welch letztere dann auf einer Reihe von mit Siebgaze überzogenen Trommeln oder Schüttelsieben zwecks Abtrennung der feinen Faser von der Stärke und Gluten gewaschen wird. Die Stärke, Gluten und Wasser enthaltenden Mühlenstärkeströme aus den Keime, Grobfaser und Feinfaser abtrennenden und auswaschenden Behandlungen werden dann vereinigt und gewünschtenfalls auf die richtige Schwere durch Filter, Zentrifugen u. dgl. eingestellt. Der erhaltene Strom wird dann durch flache, leicht geneigte Tröge (Stärketische) geleitet oder in anderer Weise behandelt, beispielsweise durch Zentrifugen, um das Gluten und die Hauptmenge des Wassers von der Stärke abzutrennen, welche dann noch einer oder mehr Waschbehandlungen zwecks weiterer Reinigung unterworfen werden kann.
Bisher wurden Buhrmühlen benutzt, um den Rest des Korns weiter zu vermahlen, welcher nach der Entfernung des Keims durch Flotation zurückbleibt. Die Mahlwirkung dieser Mühlen hängt von großen Steinrädern ab, welche seit Jahrhunderten bei den verschiedenen Arten der Müllerei benutzt werden. Die Mahlzähne dieser Steinräder nutzen sich rasch ab oder werden rasch stumpf und erfordern häufiges Frischschneiden oder Schärfen, um die Mahloberfläche für zufriedenstellendes Mahlen zu erneuern. Diese Wiederherstellungsarbeiten sind kostspielig sowohl hinsichtlich des damit verbundenen Arbeitsaufwandes als auch wegen des Umstandes, daß jede Mühle dadurch während 8 Stunden alle 5 Tage außer Betrieb ist. Ein weiterer und wahrscheinlich der größere Nachteil der Buhrmühlen besteht in dem Umstand, daß es Reibmühlen sind und die Faser dabei ebenso wie die Stärke vermahlen wird. Wenn daher weitgehendste Abtrennung der Stärke und des Glutens von der Faser erreicht werden soll, ist es unmöglich, das Entstehen einer beträchtlichen Menge aus außerordentlich feiner Faser und unvermahlenen Endospermstücken, im allgemeinen als » Feines< bezeichnet, welches durch 150 bis 175-Maschen-Siebe hindurchgeht, neben den größeren und erwünschteren Teilchengrößen zu vermeiden. Die verschiedenen Größen der erzeugten Faserteilchen erfordern naturgemäß die Verwendung verschiedener Maschengrößen bei den Trenntrommeln und-sieben, und insbesondere erfordern sie die Verwendung von Seide oder gleichwertigen Sieben zwecks Entfernung des restlichen Feinen aus der Mühlenstärke.
Noch ein anderer Nachteil der Buhrmühlen besteht darin, daß sie nicht nur weiche Stärkekörnchen, sondern auch die normalen schädigen.
Das Hauptziel der Erfindung ist, das Naßvermahlen von stärkehaltigen Stoffen zu verbessern, besonders um Stärke aus gebrochenen, entkeimten Körnern zu entfernen und zu gewinnen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, in vereinfachter und wirtschaftlicher Weise Stärke und Gluten von entkeimten stärkehaltigen Stoffen abzutrennen, wobei der Faseranteil im wesentlichen von der gleichen Größe wie vor der Trennung verbleibt. Hierdurch kann die Anzahl von jetzt beim NaBvermahlen stärkehaltiger Stoffe erforderlichen Sieb-und Waschbehandlungen verringert werden und die Einstellung der Schwere der Mühlenstärke vor der Tisch-oder Schleuderbehandlung erspart werden. Schließlich können gewisse Verfahrenswässer zurückgeführt werden, so daß die gegenwärtigen Verbesserungen in dem Naßverfahren der Stärkeherstellung leicht der Anwendung in einem geschlossenen oder >bottled-upu-Naßmühlsystem angepaßt und im wesentlichen alle Schädigungen vermieden werden, welche normaler und weicher Stärke durch Verwendung von Buhrmühlen zugefügt werden.
Die Erfindung besteht darin, daß stärkehaltiges Korn einer Einweich-, Aufbrech-und Keimentfernungsbehandlung unterworfen wird, um ein nasses, entkeimtes, die Fruchthülle und unvermahlenes Endosperm enthaltendes Gut zu gewinnen und dieses nasse entkeimte Gut auf eine sich schnell drehende Rotorscheibe zu speisen, welche ihre Geschwindigkeit dem Gut mitteilt und es auf eine Oberfläche aufwirft, wobei der Aufschlag im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Gutes ist. Hierdurch werden das Gluten und die Stärke von der Faser, ohne diese zu zerreißen, abgetrennt. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit der Drehscheibe mindestens etwa 6300 m pro Minute.
Gemäß dem verbesserten Verfahren der Erfindung wird das nasse, entkeimte stärkehaltige Gut der Einwirkung einer Stoß-oder Pralleinrichtang, in der Technik gewöhnlich als Prallmühle bezeichnet, unterworfen, wo : bei das stärkehaltige Gut in einen Rotor gespeist wird, welcher mit Rotorstiften ausgerüstet sein sollte, sich mit einer kritischen Geschwindigkeit dreht, diese Geschwindigkeit dem Gut mitteilt und es gegen eine Obernäche wirft, z. B. feststehende stiftförmige Impaktoren oder Statorstifte, deren Prall im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Gutes ist. Diese Einrichtung ermöglicht zentrifugales Schleudern des Gutes gegen einen Gegenstand statt seines Zerstampfens oder Zerschneidens, wie z. B. durch eine Hammermühle, wodurch die Faser in unzulässiger Weise zerrissen und damit +oFeinesv gebildet wird. Der Prall der beschriebenen Mühle löst augenscheinlich das Endosperm von der Faser und trennt die Stärkekörnchen von der Glutenumhüllung, ohne die Faser zu zerreißen.
Die Wirksamkeit des Pralls auf das stärkehaltige Gut hängt zum größten Teil von der Geschwindigkeit ab, mit welcher es gegen die Stifte geworfen wird, und dies seinerseits hängt von der Geschwindigkeit des Rotors und seinem Durchmesser ab. Für einen Rotor von 685, 80 mm Durchmesser ist eine Geschwindigkeit von etwa 3000 bis etwa 3850 Umdrehungen pro Minute befriedigend. Unter etwa 3000 Umdrehungen für einen 685, 80-mm-Rotor ist der Prall augenscheinlich nicht ausreichend, um Stärke und Gluten von der Faser zu lösen.
Die maximale Umdrehung pro Minute für einen beliebigen Rotor ist die größte Geschwindigkeit, mit welcher die Machine sicher betätigt werden kann. Wenn kleinere Rotoren benutzt werden, sollte die Geschwindigkeit proportional größer sein, und wenn größere Rotoren benutzt werden, sollte die Geschwindigkeit proportional kleiner sein. Ausgedrückt in bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit ist die geringste Geschwindigkeit für einen beliebigen Rotor etwa 6300 m pro Minute. Ein 1016-mm-Rotor, mit 2500 Umdrehungen arbeitend, ist gleichwertig einem 685, 80-mm-Rotor mit 3700 Umdrehungen.
Zwecks Erzielung bester Ergebnisse sollten die Rotorstitte 19, 05 mm im Durchmesser sein, und bei einem 685, 80-mm-Rotor sollten 72 Stifte vorhanden sein, wobei der Abstand zwischen den Stiften etwa 28, 57 mm sein wird. Die Statorstifte sollten voneinander nicht weniger als etwa 12, 70 mm und nicht mehr als etwa 38, 10 mm entfernt sein. Wenn der Abstand geringer als 12, 70 mm ist, wird er sich verstopfen, und wenn er mehr als 38, 10 mm ist, wird etwas von dem Gut hindurchgehen, ohne der vollen Geschwindigkeit des Rotors unterworfen zu werden. Für den 685, 80-mm-Rotor sollten 84 Statorstifte von 19, 05 mm im Durchmesser und mit einem Abstand zwischen den Stiften von etwa 26, 99 mm vorhanden sein. Der Spielraum zwischen den Rotor-und Statorstiften sollte so ausreichend sein, daß sie nicht gegeneinanderprallen, aber nicht groß genug, daß die Wirksamkeit des Pralls des Rotors sich verliert. Im allgemeinen ist ein Spielraum von etwa 12, 70 bis 50, 80 mm zufriedenstellend, wobei 12, 70 mm bevorzugt werden. Vorzugsweise sollte die Prallmühle einen waagerechten Rotor besitzen, weil ein solcher Rotor ausgezeichnete Verteilung über die Prallflächen ergibt.
Das nasse, entkeimte, die Behandlung erfahrende Gut sollte einen so niedrigen Feuchtigkeitsgehalt wie möglich aufweisen, um den Kraftbedarf zur Betätigung der Mühle auf einem Mindestmaß zu halten. Die mechanischen, üblicherweise verwendeten Entwässerungseinrichtungen ergeben ein Gut mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 65 und 90°/0.
Nachdem das nasse, entkeimte Gut der Prallwirkung unterworfen wurde, wird es dann einem Sieben und Waschen in üblicher Weise unter Verwendung von Siebgaze unterworfen. Die erhaltene Faser, welche der entspricht, die jetzt Grobfaser genannt wird, aber einen geringeren Anteil an Stärke zurückbehält, wie noch im nachstehenden dargelegt, wird in üblicher Weise getrocknet. Der von der Faser abgetrennte Mühlenstärkestrom wird in Stärke und Gluten in üblicher Weise, z. B. durch Zentrifugen, zerlegt. Das entkeimte stärkehaltige Gut kann der Prallbehandlung in einer oder mehr Stufen unterworfen werden, z. B. kann die aus der ersten Prallmühle gewonnene Faser durch eine zweite Prallmühle geschickt werden, um daraus restliche Stärke und Gluten abzutrennen. Es ist auch möglich, aber weniger zweckmäßig, eine Buhrmühle in der ersten Stufe und eine Prallmühle in den späteren Stufen zu benutzen.

Die Verwendung einer Prallmühle bei dem nassen Vermahlen von Getreidekomern stellt einen entschiedenen Fortschritt in der Technik dar. Erstens, wie bereits betont, ist dadurch die Faser in ihrer Größe nicht verringert worden, und daher können gewisse Sieb-und Waschbehandlungen mit gleichzeitigem wirtschaftlichem Vorteil ausgelassen werden. Infolgedessen ist es augenscheinlich, daß, wenn irgendwelche feine Faser zugegen ist, die Hauptmenge von ihr vor der Stufe erzeugt worden ist, vor welcher die Prallmühle hier verwendet wird oder als solche bereits im Korn vorhanden war. Obwohl der Starkegehalt der Fasern aus einer ersten Stufe des Prallvermahlens etwa der gleiche ist wie der von Fasern aus einer Buhrmühlebehandlung in der ersten Stufe, stellt der vorerwähnte Vorteil an sich einen großen Fortschritt der Technik dar. Wenn jedoch die Fasern aus einer ersten Stufe des Prallvermahlens einer zweiten Stufe des Prallvermahlens unterworfen werden, dann ergibt sich eine entschiedene Verringerung im Stärkegehalt der Faser, wie noch klar aus dem nachfolgenden zu ersehen ist. Ferner ist noch ein weiterer Vorteil vorhanden, daß die zweite Stufe des Prallvermahlens im wesentlichen kein » Feinesa bildet, während dies naturgemäß die Buhrmühle tut. Die Verringerung des Stärkegehalts der Faser führt zu einer größeren Gesamtstärkeausbeute und einem Protein besserer Qualität. Ferner ist die Qualität der Stärke verbessert worden, wie sich augenscheinlich durch ihr Verhalten z. B. bei ihrer Verwendung als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Maissirup ergibt. Eine Erklärung für diese Verbesserung kann noch nicht ganz gegeben werden, aber augenscheinlich hat sie etwas mit dem Gehalt an Feinem in der Stärke zu tun. Diese verschiedenen Vorteile werden besser durch die in der nachstehenden Tabelle gegebenen Werte verdeutlicht.

Einmaliger Zweimaliger Zweimaliger

Durchgang Durchgang Durchgang

durch die Buhrmühle durch die Buhrmühle durch die Prallmühle

Stärke in den Fasern (ausgewaschen) im Labor in %.. 12,1 8,5 3,6

Protein im Gluten in %............................. 62,9 64,8 70,0

Faser auf dem 300-Maschen-Sieb in mg/l............. 242 242 138

Maissirupfarbe*) von neutralisierter Konverterflüssigkeit 3, 7 3, 6 1, 2

Maissirupfarbe*) vom fertigen Produkt 1, 1 1, 0 0, 7

Maissirupwärmefarbe*) (2 2, 0 1, 8 1, 3

Kohle, benötigt um die Farbe des fertigen Produkts zu

erzielen, in °j0 0, 686 0, 545 0, 418

Stärkeausbeute, bezogen auf einen einmaligen Durchgang |

durch die Buhrmühle als 100"/.................. 100101, 8102, 3

*) Gemessen in einem Coleman-Spektrophotometer.

Die Wirkung einer Prallmühle auf entkeimtes stärkehaltiges Gut führt zu einer wirksameren und wirtschaftlicheren Zerlegung dieses Gutes in seine Bestandteile, als es bisher erhältlich war. Beispielsweise werden mit entkeimtem stärkehaltigem, in üblicher Weise erzeugtem Gut durch Verwendung einer Prallmühle nur 10010 an feiner Faser erhalten (durch 24 bis 28 Maschen hindurchgehend auf 150 bis 170-Maschen-Sieb) und 90°/0 grober Faser (zurückgehalten auf einem 24-bis 28-Maschen-Sieb), während die Buhrmühle 30 bis 700) 10 feiner Faser und 70 bis 30 °/o grober Faser erzeugt. Weil ihre größere Wirkung eine scherende ist, zerreißt die Buhrmühle die Faser und erzeugt infolgedessen einen höheren Prozentgehalt an feiner Faser und *Feinem «, während sie zur gleichen Zeit größeren Anteilen des Endosperms Durchgang ohne Vermahlung ermöglicht. Die durch die Mahlwirkung erzeugte Wärme ist augenscheinlich ausreichend, um weiche Stärke zu gelatinieren, und die zerschlagende Wirkung der Buhrmühle verursacht das Aufbrechen der weichen Stärkekörnchen. In gleicher Weise beeinträchtigt die Wärme auch normale Stärkekörnchen, wenn auch in geringerem Grade. Mühlen, welche einen nur merklichen Betrag an Scher-oder Schneidwirkung ausüben, sind nicht für die vorliegende Erfindung geeignet.
Ein weiterer Vorteil einer Prallmühle besteht darin, daß sie einer automatischen Regelung fähig ist, wodurch das System in stetiger und gleichmäßiger Weise betätigt werden kann.
Die Erfindung soll noch weiter im einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Art von für die vorliegende Erfindung geeigneter Prallmühle und Fig. 2 ihre Anwendung beim Naßvermahlen von Mais.
Nach Fig. 1 besteht die Prallmühle im wesentlichen aus einem sich drehenden Teil 3 innerhalb eines Gehäuses 10. Der Drehteil ist mit Prallstiften 4 ausgerüstet, welche in gleichen Abständen voneinander rund um den Umfang des Rotors angeordnet sind. Welle 1 und Antriebsscheibe 2 drehen diesen Teil. Das Gehäuse ist mit feststehenden, in gleichen Abständen voneinander angeordneten Stiften ausgerüstet. Der Boden des Gehäuses ist kegelförmig ausgestaltet, um das behandelte Gut zu sammeln und abzugeben. Im Betrieb wird das zu behandelnde Gut in den Rotor 3 an oder nahe seiner Mitte eingeführt. Das Gut geht nach außen zu den Prallstiften 4, wo es in der Drehrichtung auf im wesentlichen die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors beschleunigt und dann gegen die Statorstifte 5 abgegeben wird, wo die Trägheit der Teilchen aufgenommen wird. Das behandelte Gut wird dann durch Auslaß 6 entleert.
Nach Fig. 2 wird Mais 1 in Einweichbehälter 2 gegeben, wo er der Einwirkung von warmer SO2-Lösung unterworfen wird. Der eingeweichte Mais wird zur Reibmühle 3 entleert, wo er grob zwecks Keimentfernung gebrochen wird, und das gebrochene Korn und die Keime werden im Separator 4 zerlegt. Der Keimanteil, vereinigt mit dem Keimanteil aus dem Abscheider 9, wird durch einen Verfahrenswasserstrom 16 gewaschen, welcher aus noch später erwähnten Stärkewaschbehandlungen stammt, um anhängende Stärke über Rüttlern 5 und 6 zu entfernen. Der gewaschene Keimanteil 23 wird zum Keimtrockner geleitet. Faser und Stärkebrei aus Abscheider 4 werden über Entwässerungssieb 7 geleitet, wobei die Faser in der Reibmühle 8 wieder vermahlen wird. Das Filtrat von Sieb 7 wird in den Verfahrensgang zurückgeführt, bevor der vermahlene Brei in den Abscheider 9 eintritt. Der Keimanteil aus Abscheider 9 geht in die Keimwäsche 5, 6, während Faser und Stärkebrei über den Doppeldeckrüttler 10 gehen. Die Siebrückstände von beiden Decks gehen zur Prallmühle 11, und die Faser in dem Mühlenausgang wird von dem Stärkebrei auf Sieb 12 abgetrennt. Die Filtrate von den Sieben 10 und 12 werden zur Gewinnung der Mühlenstärke 22 vereinigt. Die Fasern von Sieb 12 werden auf Sieb 13 gewaschen und dann zur Prallmühle 14 geleitet. Nach der Behandlung in der Prallmühle 14 werden die Fasern auf den Sieben 15 und 17 gewaschen. Das Verfahrenswasser 16 zum Waschen der Fasern wird dem System zwischen den Sieben 15 und 17 zugeführt. Faser von Sieb 17 wird zum Ausquetscher 18 und dann zum Trockner 21 geschickt.
Das Filtrat von Sieb 17 geht über Sieb 19, und die gesammelte Faser wird in der Faserpresse 20 entwässert.
Die Faser wird dann zum Trockner 21 geschickt. Die Mühlenstärke 22 wird in Gluten und Stärkeströme in üblicher Weise, z. B. durch Zentrifugen, zerlegt. Das Verfahrenswasser vom Glutenablauf kann zu dem Einweichbehälter 2 zwecks Wiederverwendung zurückgeleitet werden, und das Verfahrenswasser vom Entwässern der Stärke und Waschen des Stärkekuchens kann in dem Verfahren beispielsweise bei 16 wieder benutzt werden. Frisches Wasser wird in das System eingeführt, um die Stärke zu waschen, wobei im Gegenstromverfahren gearbeitet wird.
Das beschriebene Verfahren kann wirtschaftlicher und wirksamer durch die Verwendung von Ausquetscheinrichtungen vor den Prallmühlen 11 und 14 gemacht werden, welche den Feuchtigkeitsgehalt des entkeimten Gutes unter die gegenwärtig erhaltenen 65 bis 90 °/0 verringert. Filtrate aus diesen Entwässerungseinrichtungen sollten in das Gegenstromwaschwassersystem bei der nächsten Station wieder einverleibt werden, z. B. das Wasser aus dem ersten Wasserauspresser sollte bei 9 oder 10 zurückfließen. Das Wasser aus dem zweiten Auspresser sollte mit dem Filtrat aus 13 vereinigt werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE : : 1. Naßstärkeherstellungsverfahren, wobei stärkehaltige Körnerfrüchte einer Einweich-, Aufbrech-und Keimentfernungsbehandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das nasse entkeimte Gut in eine Prallmühle gespeist wird, wobei der Prall im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Gutes ist und die Umfangsgeschwindigkeit der umlaufenden Scheibe mindestens etwa 6300 m pro Minute ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Mühlenstärkestrom in einen Glutenüberlaufstrom und einen Stärkeunterlaufstrom getrennt wird und die Verfahrenswässer von dem Glutenüberlauf zum Einweichen und die Verfahrenswässer von dem Stärkeunterlauf in einer späteren Stufe als die Verfahrenswässer von dem Glutenüberlauf benutzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des nassen, entkeimten Gutes auch unter etwa 65 umgestellt wird, wozu die Entwässerungseinrichtungen benutzt werden und wobei die Filtrate von dieser Entwässerung wiederum in das Verfahren an der nächstvorhergehenden Stelle des Verfahrens eingeführt werden.