NO140071B - Fremgangsmaate ved utvinning av stivelse fra cellevev fra rotfrukter, eksempelvis poteter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte til utvinning av stivelse av cellevev fra rotfrukter, eksempelvis poteter, hvor utgangsmaterialet efter vask opprives, og den revne masse i et fortrinn befries for storste delen av plantesaften ved hjelp av en sentrifuge, hvorefter den blandede fraksjon som i det vesentlige består av stivelse og plantecellevev, efter tilsetning av vaskevann, oppdeles i en stivelsessuspensjon og en vandig fase inneholdende plantefibre.

For denne skille- og utvaskningsprosess har der i år-rekker vært anvendt sikter. Sentrifuger har derimot hittil ikke vært anvendt ved denne prosess, da der alt efter sentrifugetromme-lens ydeevne vil forekomme for meget plantefiber og koagulert protein i stivelsen, eller for meget stivelse vil gå tapt med plantefib-rene. En av årsakene til dette er at en storre partikkel av et stoff" med mindre volumvekt vil ha den samme sedimentasjonshastighet som en mindre partikkel av et stoff med storre volumvekt. En utskillelse av slike partikler er ikke mulig ved hjelp av en sentrifuge. En annen årsak er at partikler med forskjellig volumvekt, såsom plantefibre og stivelse, ikke foreligger som fullstendig frie, av hverandre uavhengige komponenter. De vevdeler som kommer fra riveren, inneholder delvis ennu stivelseskorn, og vil således være spesifikt tyngre enn det rene plantefiberstoff. Pa grunn av den lille forskjell i volumvekt vil adskillelsen av de belastede fibre fra stivelse være meget vanskelig å gjennomføre i en sentrifugetrommel.

Som bekjent er sedimentasjonshastigheten for en suspendert partikkel lineært proporsjonal med volumvektforskjelien mellom det faste stoff- og bærevæsken og proporsjonal med kvadratet av partikkel-diameteren. At sedimentasjonshastigheten ytterligere er avhengig av partikkelens avstand fra omdreiningsaksen, trommelens vinkelhastig-het og bærevæskens viskositet, kan i dette tilfelle settes ut av be-traktning. I forbindelse med den foreligende oppfinnelse er det kun volumvektforskjellen og partikkelstdrrelsen som er av interesse.

Sedimentasjonshastigheten og sedimentasjonsveilengden som bestemmes av trommelens konstruksjon, bestemmer den tid som en partikkel av en bestemt storrelse i en gitt suspensjon bruker for å tilbakelegge denne veilengde. Ut fra denne tid, som er partiklenes minste oppholdstid i trommelen, og fra trommelens volum kan den maksimale ydeevrie beregnes.

Inneholder en væske kun partikler av samme stoff, men med diametre som spenner over et vidt område, vil de grovere par-

tikler ved en bestemt ydeevne utskilles ned til en finhet hvor oppholdstiden er akkurat tilstrekkelig til å tilbakelegge sedimen-tas jonsveilengden. De finere partikler medrives av bærevæsken og forlater trommelen sammen med denne. Vil man eksempelvis også ut-skille partikler med en ti ganger mindre diameter, må man som følge av sedimentasjonshastighetens kvadratiske avhengighet av par-tikkeldiameteren forlenge sentrifugevæskens oppholdstid i trommelen ca. 100 ganger, dvs. at ydeevnen blir nedsatt til 1/100. Man vil altså ved å forandre ydeevnen påvirke utskillelsesgraden.

Inneholder en væske to slags faste stoffer med forskjellig volumvekt, men med samme partikkelstørrelsefordeling, vil de grovere partikler av den tyngre komponent sedimentere hurtigst og kan gjenvinnes i ren tilstand. De mindre partikler av komponenten med den store volumvekt vil svare til grovere partikler av komponenten med den lavere volumvekt, som har den samme sedimentasjonshastighet, og de vil derfor ikke kunne skilles fra hverandre i en sentrifugetrommel.

Alt efter trommelens ydeevne kan den blandede fraksjon ut-taes av trommelen sammen med de grovere partikler med storre volumvekt, eller sammen med bærevæsken. De kan også oppdeles i et onsket forhold på de to utlop.

Med hensyn til stivelsesutvinning fra rotfrukters cellevev må der bemerkes at de i vann suspenderte fibre og stivelseskorn ikke har samme partikkelstdrrelsefordeling, slik at ved sentrifugering av den revne masse som kommer fra fortrinnet, og som er fortyn-net med vaskevann, vil de ovennevnte ulemper oppstå i særlig grad, slik at det enten kommer for mange fibre og koagulert protein i stivelsen, eller for meget av stivelsen går tapt sammen med fibrene.

Som folge av den tilsynelatende uloselige oppgave har man i stivelsesutvinningsanlegg bibeholdt anvendelse av sikter i utvask-ningsdelen, da sikter som bekjent er uavhengige av volumvekten og utelukkende fraksjonerer efter partikkelstorrelse, hvorfor kornstor-relsegrensen bestemmes av maskevidden. For den forste sikt er maskevidden dimensjonert slik at de stbrste stivelseskorn kan passere, og de grovere fibre blir tilbakeholdt. Finere fibre og koagulert protein går gjennom siktemaskene og må skilles fra stivelsen ved sentrifugering. Hvis de fibre som passerer siktemaskene ennu inneholder stivelse, vil utskillelsen av denne være meget vanskelig på grunn av det som er angitt ovenfor.

I de grovere fibre som tilbakeholdes på den forste sikt vil der i alle tilfelle stadig være innleiret stivelse. De grovere fibre underkastes derfor en efteroppdeling ved hjelp av en annen river, og derefter under tilsetning av vaskevann utvasket på en ytterligere sikt. En ytterligere findeling finner ikke sted.

Også fra den annen og eventuelt tredje sikt vil finere fibre og koagulert protein folge med i stivelsen, men på den annen si-de kan de grovere fibre som holdes tilbake på den siste sikt, ennu inneholde stivelse, hvorfor utbyttet nedsettes.

Sikter utviser ytterligere den ulempe at siktmaskene med tiden tilstoppes av koagulert protein, slik at der kreves en hyppig rensning.

For å unngå denne ulempe og for å oke stivelsesutbyttet an-vendes som regel sikter med storre masker, hvilket har den ulempe at mere fibermateriale og koagulert protein vil folge med stivelsen, hvilket vanskeliggjør rensning av stivelsessuspensjonen i anleggets raffiner ingsdel.

Det er oppfinnelsens formål å angi en ny fremgangsmåte som muliggjor anvendelse av sentrifuger i anleggets utvaskningsdel, hvorved der oppnåes et storre utbytte, samt at mengden av fibre og koagulert protein, som sammen med stivelsessuspensjonen når frem til anleggets raffineringsdel, er vesentlig redusert, slik at omkostnin-gene ved efterrensning nedsettes, og sluttproduktets kvalitet for-bedres.

Man går ytterligere ut fra at de finere stivelseskorn og fibre bedre kan skilles fra hverandre når fibrenes belastning av inneleirede stivelseskorn unngåes, og når alle partikler så vidt mulig har samme storrelse.

Det har vist seg at man kan oppnå forutsetningen for anvendelse av sentrifuger i stivelsesutvinningsanleggets utvaskningsdel hvis man underkaster den blandede fraksjon av fibre og stivelseskorn en homogeniserende påvirkning, dvs. at man gjor det materia-le som skal behandles, sentrifugeegnet.

Ved homogeniseringen blir cellevevet finere oppdelt, og

stivelsen praktisk talt fullstendig frigjort. På denne måte opphe-ves fibrenes belastning med innleiret stivelse, slik at stivelse og fibre vil foreligge i form av komponenter som er uavhengige av hverandre. Ytterligere blir ved homogenisering den normalt forekommen-de, betydelige forskjell i partikkelstorrelse vesentlig forminsket. Da volumvektforskjellen mellom stivelse og fibre er relativt stor, vil der derefter kunne oppnåes en god adskillelse i en sentrifugetrommel.

Dette oppnåes ifdlge oppfinnelsen ved at man går frem på den måte som er angitt i kravets karakteriserende del.

Ved anvendelse av en grovere river, er det hensiktsmessig

å underkaste den samlede masse den homogeniserende behandling, mens der ved anvendelse av en finere river er fordelaktig forst å utskil-le de grovere stivelseskorn i en forste utvaskningssentrifuge med en tilsvarende hoyt innstillet ydeevne, og kun homogenisere blandingen som inneholder finere stivelseskorn og fibre. På denne måte kan al-lerede mere enn 50 % av den samlede stivelsesmengde utvinnes i rela-tivt ren tilstand.

Adskillelse av stivelse og fibre i en sentrifugetrorame1 forutsetter allikevel en forutgående tilfdring av vaskevann. Da der imidlertid finnes homogenisatorer for såvel tynt- som tyktflytende medier, må vaskevannet tilsettes enten for eller efter homogenisatoren. Herved fremkommer forskjellige varianter av fremgangsmåtens utforelse, avhengig av den anvendte rivertype og anvendte homogenisa-tortype.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det efterfdlgende ved tre utfdrelsesformer under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 skjematisk viser homogenisering av den blandede fraksjon som kommer fra forbehandlingstrinnet, og som inneholder den samlede stivelsesmengde, Fig. 2 viser skjematisk forutskiHelse av grovere stivelseskorn i en forste vaskesentrifuge og homogenisering av den fra sentrifugen utkommende vandige fraksjon som inneholder finere stivelseskorn og fibre, og Fig. 3 viser fremgangsmåten ifdlge fig. 2, men hvor der for homogeniseringen foretas en utskillelse av det vann som inneholder opploste proteiner og finere fibre.

Ved fremgangsmåten vist i fig. 1 blir den revne masse, som kommer fra en på tegningen ikke vist grovere river, innfort gjennom rorledningen 1 til forbehandlingstrinnets sentrifuge 2, hvori stør-stedelen av plantesaften skilles fra de faste stoffer. Plantesaften bortledes gjennom rorledningen 3. Den blandede fraksjon som i det vesentlige består av stivelse og fibre, fores gjennom en rorledning 4 til en homogenisator 5, som i praksis bevirker en fullstendig åp-ning av vevcellene. Den vanntilsetning som er nodvendig for den efterfdlgende adskillelse av stivelse og fibre i en vaskesentrifuge 6 skjer ved denne'utforelsesform for homogeniseringen. Vaskevannet tilfores gjennom ror ledningene 7 og 8. Alt efter homogenisatorens konstruksjon kan vanntilførselen også foretas efter homogenisering, som antydet med rorledningen 8a-,som er vist med stiplet linje.

Den homogeniserte blandede fraksjon blir i vaskesentrifugen 6, ved passende innstillet ydeevne, oppdelt i praktisk talt ren sti-ve lsesemuls jon og en vandig fase som inneholder restene av stivelsen og fibrene. Stivelsen blir gjennom rorledningen 9 fort til anleggets raffineringsdel som ikke er vist på tegningen. De tilbakehold-te faste stoffer blir utvasket én gang til, idet det brukte vaskevann utslynges, erstattes med nytt vaskevann,og stivelsen skilles fra de dvrige faste stoffer i en andre vaskesentrifuge. Den vandige fase som utfores fra vaskesentrifugen .6, blir for dette formål fort gjennom rorledningen 10 til utvaskningssentrifugen 11 for utslyngning av det brukte vaskevann som fores ut fra anlegget gjennom rorledningen 3a, og som inneholder stdrstedelen av de opploste proteiner, endel av det uopploste protein og de finere fibre.

Den konsentrerte blandede fraksjon tilfores nytt vaskevann gjennom rorledningen 12, og blandingen fores gjennom rorledningen 13 til den annen utvaskningssentrifuge 14, som skiller den gjenværende stivelse fra de dvrige faste stoffer. Stivelsessuspensjonen fores gjennom rorledningen 15 til anleggets raffineringsdel, og den vandige fase inneholdende de andre faste stoffer fores bort gjennom rorledningen 16. Til dette annet utvaskningstrinn kan om onsket tilknyttes et tredje utvaskningstrinn.

Ved den i fig. 2 viste utforelsesform blir den på forhånd avvannede blandede fraksjon som kommer fra en finere river, efter tilsetning av vaskevann forst innfort i en vaskesentrifuge 17, som ved passende innstillet ydeevne utskiller de grovere stivelseskorn i relativt ren tilstand. Stivelsessuspensjonen fores gjennom rorledningen IO til anleggets raffiner in gsdel, mens den vandige fase som kun inneholder den finere stivelse og fibrene, fores gjennom rorledningen 18 til homogenisatoren 5 uten forutgående tilsetning av vaskevann. Den homogeniserte blanding fores gjennom rorledningen 19 til en annen utvaskningssentrifuge 20, fra hvilken den utgående sti-velsessuspens jon fores gjennom rorledningen 15 til anleggets raffineringsdel, og den vandige fase inneholdende de dvrige faste stoffer fores bort gjennom rorledningen 16. Også her kan der til det annet sentrifugeringstrinn være tilknyttet ennu et utvaskningstrinn.

Den i fig. 3 viste utforelsesform svarer i prinsipp til den som er vist i fig. 2, men med den forskjell at anlegget omfatter tre vaskesentrifuger 17, 21 og 22, og at det brukte vaskevann foran de to sistnevnte bortslynges i sentrifugene 23 og 24 og erstattes med nytt vaskevann som tilfores gjennom ror ledningene 25 eller 25a og 26. Det brukte vaskevann fores bort fra sentrifugen 23 gjennom rorledningen '3a, og fra sentrifugen 24 gjennom rorledningen 3b. Fra den siste vaskesentrifuge 22 fores stivelsessuspensjonen gjennom rorledningen 27 til anleggets raffineringsdel, og vaskevannet med de dvrige faste stoffer fores bort fra anlegget gjennom rorledningen 16. Vaskevannsrdrledningen 7, som vist i samtlige utforelsesformer, kan være en frisktvannsrdrledning. Vaskevannet kan imidlertid også på i og for seg kjent måte fores gjennom anlegget i motstrdm.

Sammenligningseksempel

Den i forbindelse med fig. 1 beskrevne fremgangsmåte ble først utført uten anvendelse av homogenisatoren 5 og ved samling av det gjennom ledningene 3a og l6 avløpende fiberholdige vaskevann. En uttatt prøve på lOO ml hadde et faststoffinnhold på 2,42%. Efter sikting og tørring av de faste stoffer ble stivelses-innholdet av tørrstoffet bestemt på kjent vis ved kjemisk reak-sjon. Det utgjorde 50,4% •

Derefter ble den i forbindelse med fig. 1 beskrevne fremgangsmåte gjennomført med en homogenisator, hvor blandingen av plantefiber og stivelse med en pumpe med et trykk på 150 atm ble slynget mot en pralplate. Det gjennom ledningene 3a og 16 bort-førte fiberholdige vann ble igjen oppsamlet og en prøve på

100 ml uttatt. Innholdet av faststoff utgjorde som følge av en bedre utslyngning av stivelse nu bare 1,74%, og mengden av stivelse inneholdt i denne, var ca. 30%.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved utvinning av stivelse fra cellevev fra rotfrukter, eksempelvis poteter, hvor utgangsmaterialet efter vask opprives, og den revne masse befries for storstedelen av plantesaften ved hjelp av en sentrifuge, og den blandede fraksjon i det vesentlige bestående av stivelse og plantecellevev, efter tilsetning av vaskevann,oppdeles i en stivelsessuspensjon og en plantefiber-holdig, vandig fase, karakterisert ved at den

   i et forbehandlingstrinn for storstedelen av plantesaften befridde, og i det vesentlige av fibre og stivelse bestående blandede fraksjon, eventuelt efter forutgående utskillelse av de grovere stivelseskorn, findeles i en homogenisator, og at suspensjonen inneholdende de homogeniserte faste stoffer, i én eller flere efterfdlgende utvask-ningssentrif uger oppdeles i stivelsessuspensjon og brukt vaskevann.