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Verfahren zur Gewinnung von Stärke
Die Erfindung betrifft die Gewinnung
von Stärke aus stärkereichen Naturprodukten, wie beispielsweise Mais. Insbesondere
betrifft die Erfindung die Weiterverarbeitung eines Breis, der bei der Stärkegewinnung
durch Zermahlen der stärkereichen Naturprodukte erzeugt wird und der neben freier
Stärke nodl stärkearme, hüllenartige Bestandteile und nicht aufgeschlossene stärkereiche
Zellenkonglomerate enthält.
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Die Erfindung betrifft besonders Verfahren zur Abtrennung dieser
stärkereichen Zellenkonglomerate von dem Brei. Um nämlich die in den Zellenkonglomeraten
befindliche Stärke zu gewinnen, sollen die Konglomerate, die größer sind als etwa
0,1 mm, aufs neue einem Zermahlungsverfahren unterzogen werden, wodurch die vorhandenen
Zellenwände zerbrechen und die in den Zellen befindliche Stärke frei wird.
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Im folgenden soll die Erfindung in bezug auf die Verarbeitung von
Mais erläutert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verarbeitung von Mais
beschränkt, sondern kann auch bei Gewinnung von Stärke aus anderen stärkereichen
Naturprodukten angewendet werden, da auch hier immer ein Stärkebrei verarbeitet
werden muß, der, neben Stärkekörnern, hüllenartige Bestandteile und stärkereiche
Zellenkonglomerate enthällt, welch letztere zur Gewinnung der darin befindlichen
Stärke durch Zermahlung weiter zerbrochen werden müssen.
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Bekanntlich wird der Mais bei der Verarbeitung zunächst eingemaischt,
dann gebrochen, worauf die Keime entfernt werden. Die in dieser Weise erhaltenen,
keimfreien, grob gebrochenen Maiskornteile werden dann fein zermahlen und nach Verdünnung
mit Sieben mit einer Maschenweite von beispielsweise I mm gesiebt. Der Durchfall
ist ein wäßriger
Brei, der neben freier Stärke (Korngröße 30 oder
kleiner) als zusätzliche Feststoffe Maiskornteile und hüllenartige Bestandteile,
und zwar in beträchtlicher Menge, enthält, die beide meistenteils bedeutend größere
Abmessungen aufweisen als die Stärkekörner.
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Die Maiskornteile bestehen aus stärkereichen Zellenkonglomeraten,
aus denen die Stärke nur mittels einer neuen Zermahlung entfernt werden kann; die
hüllenartigen Bestandteile enthalten viel weniger Stärke. Bisher wurde der Brei
gewöhnlich mittels feiner Siebe (Maschenweite z. B. + I30 y) in eine Stärkesuspension,
in der sich als Verunreinigungen nur Zellenkonglomerate und hüllenartige Bestandteile
(Abmessungen kleiner als I30 zur befanden, und in eine grobe Fraktion, die aus stärkereichen
Zellenkonglomeraten und Hüllen (Abmessungen größer als I30 M und kleiner als I000
) bestand, getrennt.
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Diese Fraktion grober Teilchen wurde darauf gewöhnlich aufs neue
einem Zermahlungsverfahren unterworfen, um die in den Zellenkonglomeraten vorhandenen
Stärkekörner freizulegen. Die Fraktion wurde dann gesiebt, wobei wieder eine Trennung
in eine Stärkesuspension und in weniger grobe Konglomerate erzielt wurde, worauf
nötigenfalls abermals eine Zermahlung mit anschließender Siebbearbeitung angewandt
wurde.
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Bei der obenerwähnten Zermahlung der Fraktion grober Teilchen werden
also die hüllenartigen Bestandteile, die praktisch keine Stärke mehr enthalten,
zusammen mit den stärkereichen -Zellenkonglomeraten, die nahezu die gleichen Abmessungen
und nahezu das gleiche spezifische Gewicht haben, zermahlen, obwohl die Zermahlung
praktisch nur für die Zellenkonglomerate erforderlich ist.
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Die Zermahlung wird dadurch wesentlich erschwert, die Zermahlungsvorrichtungen
müssen wegen der unnötigen Einfuhr der stärkearmen, hüllenartigen Bestandteile verhältnismäßig
umfangreich sein. Außerdem verursachen die bei der Zermahlung unnötig fein zermahlenen
Hüllen später bei der Trennung von Stärke und Hüllen Schwierigkeiten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Nachteil dadurch
beseitigt, daß eine Trennung der Zellenkonglomerate von den hüllenartigen Bestandteilen
herbeigeführt wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sich die Teilchen auf
Grund einer Formverschiedenheit verschieden verhalten, wenn die Suspension oder
der Brei in einem Hydrozyklon geeigneter Abmessung behandelt wird.
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Die Zellenkonglomerate, die größer sind als 100 bis 200 zur werden
dabei hinausgeschleudert, während die hüllenartigen Bestandteile und die feineren
Zellenkonglomerate mit dem zentripetal gerichteten Flüssigkeitsstrom mitgerissen
werden.
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Unter Hydrozyklon ist ein innen glattes Gefäß zu verstehen, dessen
Wandung einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche entspricht und das an einem
seiner äußeren Enden mit einer Tangentialzuleitung oder einer Anzahl entsprechend
gerichteter Tangentialzuleitungen sowie mit einer sich am selben äußeren Ende befindlichen
zentralen Abfuhröffnung (auch als Überlauföffnung bezeichnet) ausgestattet ist,
während eine zweite Abfuhröffnung (auch als Ablaßöffnung bezeichnet) an dem anderen
äußeren Ende angebracht ist, und zwar in der Spitze, falls der Hydrozyklon vorwiegend
konisch ausgebildet ist. Die Zuleitung mündet in den geräumigsten Teil des Hydrozyklons
ein, der vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist; die Oberlauföffnung ist vorzugsweise
mit einem axial in den Hydrozyklon hineinragenden Rohr ausgestattet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Hilfe einer Wirbelkammer
durchgeführt werden; darunter ist in dieser Erfindung ein innen glattes Gefäß zu
verstehen, dessen Wandung einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche entspricht,
und das an einem seiner äußeren Enden mit einer Tangentialzuleitung oder einer Anzahl
entsprechend gerichteter Tangentialzuleitungen ausgestattet ist, während sich an
dem anderen äußeren Ende, und zwar in der Abschlußwand, eine zentrale Abfuhröffnung
(Uberlauföffnung) befindet und weiterhin in dieser Abschlußwand nahe ihrer Peripherie
oder in der zylindrisch gebogenen Wand in der Nähe dieser Abschluß wand eine zweite
Abfuhröffnung (Ablaßöffnung) angebrächt ist.
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Vorzugsweise werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Hydrozyklone verwendet. In dieser Erfindung sollen aber unter Hydrozyklonen auch
Wirbelkammern verstanden werden.
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Versuche zeigten, daß bei Anwendung niedriger Drucke, die aus wirtschaftlichen
Gründen vorzuziehen sind, die zu verwendenden Hydrozyklone ziemlich geringe Abmessungen
haben müssen, um eine befriedigende Trennung zu erzielen. Mit größeren Hydrozyklonen
kann nur bei beträchtlicher Steigerung des Zufuhrdrucks die gleiche Trennwirkung
erzielt werden. Eine Steigerung der Kapazität ist deshalb am besten zu erreichen,
wenn man mehrere Hydrozyklone parallel schaltet. Diese parallel geschalteten Hydrozyklone
können dann eventuell zu größeren Einheiten, sogenannten Mehrfachhydrozyklonen,
die mit einer Zuleitung und zwei Abfuhrleitungen ausgestattet sind, vereinigt werden:
Wenn die Trennung der Zellenkonglomerate und der hüllenartigen Bestandteile große
Schwierigkeiten ergibt, oder wenn eine sehr weit durchgeführte Trennung notwendig
ist, kann in einem weiteren (Mehrfach-) Hydrozyklon eine Nachbehandlung vorgenommen
werden. Dieser weitere (Mehrfacht) Hydrozykon kann unmittelbar oder gegebenenfalls
über eine Pumpe hinter den ersten Mehrfachhydrozyklon geschaltet sein. Eines oder
mehrere der Zwischenprodukte können dabei nötigenfalls zurückgeleitet werden.
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Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Verarbeitung eines
dünnen Breis, der bei der Gewinnung von Stärke aus stärkereichen Naturprodukten,
insbesondere Mais, in bekannter
Weise durch Zermahlen und Abtrennen
der gröbsten Bestandteile (Durchmesser z. B. > I mm) erhalten wird, und der aus
einer Suspension freier Stärkekörner, hüllenartiger Bestandteile und mangelhaft
zermahlener, noch Stärke enthaltender Zellenkonglomerate besteht und dessen Kennzeichen
darin besteht, daß der Brei, nachdem die freien Stärke'körner gegebenenfalls durch
Sieben entfernt worden sind, unter solchen Bedingungen durch eine Vorrichtung gepreßt
wird, die in der Hauptsache aus einem oder mehreren Hydrozyklonen von solcher Form
und solchen Abmessungen besteht, daß die Zellenkonglomerate in zwei Fraktionen getrennt
werden, wobei die Trenngröße zwischen 100 und 200 H liegt, wodurch eine Fraktion
von groben Zellenkonglomeraten mit wenig hüllenartigen Bestandteilen erhalten wird.
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Die letzteren können dann erneut einer Zermahlung und das Zermahlungsprodukt
wieder einem Trennverfahren unterworfen werden. Dieses Verfahren kann in verschiedenen
Weisen durchgeführt werden.
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Beispielsweise kann der in bekannter Weise erhaltene Brei von Stärkekörnern,
Zellenkonglomeraten und hüllenartigen Bestandteilen, aus denen die Teile> 1 mm
mittels Sieben entfernt worden sind, einem Mehrfachhydrozyklon zugeführt werden,
wo der Brei in zwei Fraktionen aufgeteilt wird, eine, die neben Stärkekörnern die
hüllenartigen Bestandteile, und eine, die die größeren Zellenkonglomerate enthält.
Die letztere Fraktion, in der sich auch noch freie Stärke befindet, kann in einem
zweiten Mehrfachhydrozyklon weiter von den freien Stärkekörnern befreit und dann
zu den Mühlen zurückgeführt werden. Die erstere kann durch Verwendung von Sieben
(Maschenweite z. B. I30 z) leicht in eine Stärkekörner enthaltende Suspension und
in hüllenartige Bestandteile getrennt werden.
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Auch kann man den Brei zuerst sieben, wodurch als Durchfallprodukt
des Siebes eine Stärkesuspension erhalten wird, während auf dem Sieb ein Gemisch
aus Zellenkonglomeraten und hüllenartigen Bestandteilen zurückbleibt. Dieses Gemisch
kann mit Wasser verdünnt und durch Mehrfachhydrozyklone geleitet werden, um die
Trennung der hüllenartigen Bestandteile und der Zellenkonglomerate zu bewirken.
Die Zellenkonglomerate können dann sofort zu den Mühlen zurückgeleitet werden.
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Es sei hier bemerkt, daß die Verwendung von Hydrozyklonen in der
Stärkeindustrie schon bekannt ist. In der niederländischen Patentschrift 68 538
z. B. ist beschrieben worden, daß Weizenstärke in einem Hydrozyklon klassiert werden
kann und wie Form, Abmessungen und Arbeitsbedingungen die Klassierung beeinflussen.
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Beide Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen an
Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
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Fig. I zeigt ein Schema des ersten Verfahrens, bei dem der Brei in
eine Fraktion, die aus Stärkekörnern und hüllenartigen Bestandteilen besteht, und
eine Fraktion, die aus stärkereichen Zellenkonglomeraten besteht und die zu den
Mühlen geleitet wird, aufgeteilt wird.
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In dieser Figur ist I ein Sammelbethätlter, aus dem der Brei B +
60 Be, aus dem schon die Teiles I mm entfernt waren, über eine Pumpe 2 einem aus
acht Einheiten zusammengesetzten Mehrfachhydrozyklon 3 zugeleitet wird. Der Durchmesser
des geräumigsten Teiles der verwendeten Hydrozyklone betrug 120 mm, während der
Spitzenwinkel 200 war.
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Die aus diesem Zyklon abgeführte Überlauffraktion wurde auf Siebe
4 (Maschenweite von I30 / geleitet. Auf dem ersten Sieb wurden die hüllenartigen
Bestandteile V von der Stärkesuspension Z1 abgetrennt. Auf den folgenden Sieben
wurden diese hüllenartigen Bestandteile mit zusätzlichem Wasser W, gewaschen. Dieses
Wasser wurde ebenfalls zu dem Sammelbehälter I zurückgeleitet.
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Die Ablaß fraktion aus dem Mehrfachhydrozyklon 3, die aus einer Suspension
von Zellenkonglomeraten und freier Stärke besteht, wurde nach Verdünnung mit Wasser
W2 nach einem einzelnen Hydrozyklon 5, mit den gleichen Abmessungen wie der obenerwähnte,
geleitet, wodurch man eine vorwiegend aus einer Stärkesuspension Z2 bestehende überlauffraktion
erhielt, die nach dem Sammelbehälter 1 zurückgeleitet wurde, während die Ablaßfraktion
aus 5, eine Suspension von Zellenkonglomeraten C mit + 300 g/l, über Mühlen 6 ebenfalls
nach dem Sammelbehälter zurückgeleitet wurde.
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Fig. 2 zeigt ein Schema des zweiten Verfahrens, bei dem der Brei
zuerst mittels Sieben in eine aus Stärkesuspension und eine aus stärkereichen Zellenkonglomeraten
und hüllenartigen Bestandteilen bestehende Fraktion getrennt wird, welch letztere
mittels der Hydrozyklone in hüllenartige Bestandteile und Zellenkonglomerate aufgeteilt
wird, worauf die Zellenkonglomerate nach den Mühlen geführt werden können.
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In Fig. 2 stellt II einen Sammelbehälter dar, aus dem ein dünner
Brei B, der freie Stärkekörner, stärkereiche Zellenkonglomerate und hüllenartige
Bestandteile enthielt, über Pumpe 12 auf die Siebe I3 (Maschenweite I I0 y) geleitet
wurde. Die auf dem Sieb zurückgebliebenen Teile wurden fortgespült in einen Sammelbehälter
14 und nach Verdünnung mit Wasser W über eine Pumpe nach einem Hydrozyklon 15 geleitet.
Die aus einer Suspension stärkereicher Zellenkonglomerate C bestehende Ablaßfraktion
wurde in der Mühle I6 zermahlen, worauf das Zermahlungsprodukt zu dem Sammelbehälter
11 zurückgeleitet wurde. Die Uberlauffraktion aus Hydrozyklon 15 bestand vorwiegend
aus einer Suspension hüllenartiger Bestandteile. Diese Bestandteile wurden auf Sieben
I7 von der Flüssigkeit getrennt und die Flüssigkeit ebenfalls dem Sammelbehälter
II zugeleitet. Die durch Sieb 13 durchgelassene StärkesuspensionZ wurde abgeführt
und weiterverarbeitet. Die mit Hilfe der Verfahren der Fig. I und 2 zu erhaltende
Stärkesuspension, die noch mit feinen Zellen-
konglomeraten und
mit Hüllen verunreinigt ist, kann, ehe sie nach dem bekannten Verfahren über Fluten
geführt wird, oder aus der in anderer Weise das Gluten enthaltende Wasser entfernt
worden ist, einer weiteren Reinigung von Teilen mit Abmessungen von 60 bis 110 jU
unterworfen werden, falls die Stärkesuspension einer Behandlung ausgesetzt wird,
wie sie in der Patentschrift 929 I20 beschrieben ist.