Способ фракционирования овса

Способ фракционирования овса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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-фракции крахмала. Муку вымачивают в водной среде, содержащей двуокись серы, при температуре-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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГО УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

OMCTBO СССР

СПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПАТЕНТУ

С) (,А) Э

> (лЭ (2 ) 4743285/13 (2 ) 09.02,90 (4 ) 23.08.93. Бюл. № 31 (3 ) 89200321,1 (3 ) 10.02.89 (3 )ЕР (7 ) Дорр-Оливер Инкорпорейтед (US) и Алко Лтд. (Fl) (7 ) Зкарт Вильгельм, Вольфган Кемпф(ОЕ), А рахам Каранса (N.1 ), Пертти Каринен, Антт Лехмуссаари и Илькка Лехтамаки (Н) (5 ) Заявка ЕПВ ¹ 0267637, кл. С 08 В 3/04, 18.05.88. (5 ) СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ OBС (5 ) Использование: п «и фракционировании о са на крахмал, клейковину и клетчатку.

С щность изобретения: лущенный овес разм лывают, муку вымачивают в водной среде в «присутствии ферментов, разрушающих к еточные оболочки. От мучной смеси поИзобретение относится к способу фракционирования овса.

Цель изобретения — обеспечение наибол е экономичного пути фракционирования орса с выделением отдельных исключительн чистых фракций клетчатки, клейковины и, в «особенности, крахмала. указанная цель достигается тем, что, в с особе фракционирования овса, включаюем сухой размол лущенного зерна, выма«ивание муки в водной среде в присутствии ферментов, разрушающих клеточные оболрчки, последовательное отделение от муч«

НоА смеси клетчатки путем просеивания и

„„5U„„1836032 АЗ (я)5 А 23 L 1/10//С 08 В 30/04 следовательно отделяют клетчатку просеиванием и клейковину и обезвоживают их.

Остаток, содержащий неочищенный крахмал, фракционируют под давлением, обеспечивающим уровень g-силы 7500, в фракционирующей системе мультициклона с диаметром циклонет 10 мм, нижний сход промывают под давлением, обеспечивающим уровень g-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-фракции крахмала. Муку вымачивают в водной среде, содержащей двуокись серы, при температуре-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, клейковины и их обезвоживвние, 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, отличающийся тем, что, в фракционирующей системе мультициклона и при промывке

1836032 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 двуокись серы при температуре 40-55ОС, Фракционирование остатка, содержащего неочищенный крахмал лучше проводить в мультициклоне, имеющем циклонетты с диаметром 10 мм, а перед обезвоживанием верхнего слива из фракционирующей 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 синтетическоТо 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, о-глюканы и другие растворимые подобные продукты, играющие особую важность для современ10 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 мул ьтициклоне с диаметром циклонет 10 мм при повышении значения g-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 при40 емах необходимо избегать температур свыше 48 С для того, чтобы сохранить натуральные свойства овсяного крахмала и побойные продукты.

Для сухого размола можно использо45 вать любую обычную мельницу. Из-эа 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 0,02.7, двуокиси серы.

Суспензию нагревают до температуры 4055 55 С, предпочтительно, 45 С, в резервуаре.

К вымачивающей среде предпочтительно добавлять ферменты, разрушающие оболочку клетки. Для активации гидролиза побочных продуктов в овсяной муке, подобных гемицеллюлаэам, бета-глюкану и пектинам, 1836032 пр должают в течение 2-3 часов перемешива ие и ферментную обработку. Частичное ра рушение эндоспермотических и перифери еских структур клеток ведет к более лучо е у отделению присоединенных частиц кр хмала, более лучшей экстракции связанны частиц крахмала, более лучшему отделе ию и улучшенному окончательному об звоживанию крахмала, клетчатки и проте на. В качестве ферментного препарата в

on санном эксперименте использовали

"Э оназа CE 15", производимую компанией

Ал о с использованием штамма

Tri Ьобеппа reesei с основными компонента и андо-1,4- ф-D-глюканазой (ЕС 3.2.1.4) и ллобиогидролаэой (EC 3.2.1.91) и широки диапазоном побочных активностей, напр мер, гемицеллюлазы (ксиланаэы), пр теазы, Обработанную ферментом гомогенную су пензию просеивают в противотоке с водо на конически вращающихся грохотах, си овых отводах, снабженных отверстиями ди метром 50 и 75 мкм, и других устройства . Обезвоживание клетчатки можно осущ ствлять в винтовом прессе, на вакуум-фильтре или аппарате для декантаци .

B следующей операции неочищенный кр хмал и клейковину разделяют, наприме, путем декантации. Фракцию клейковин подвергают концентрированию, на ример, в сепараторе с дисковой насад= ко, перед обезвоживанием в аппарате для де антации.

Неочищенный крахмал после этого подве гают разделению на фракции с целью вы еления крахмальных фракций А и В. Неоч щенный крахмал направляют в фракцион ирующий мультициклон, песковый продукт промывают В многоциклонной проти оточной промывочной системе с добавлением свежей воды, и образующийся

А- рахмал обезвоживают, а продукт, увлекаемый через слив фракционирующего м1 льтициклона обезвожимают с целью выделения В-крахмала. В-крахмал хуже по ка) че тву по сравнению с А-крахмалом из-за и исутствия протеина, липида и других прим сей.

) Удобно, когда диаметр мультициклонов составляет 10 мм.

Предпочтительно для достижения эфф ктивного разделения использовать в ф акционирующих мультициклонах более вь сокие по сравнению с обычными g-силы, g ñèëà в фракционирующем мультицикл не должна составлять, по меньшей мере, 7 00, предпочтительно 8000-9000, в то врем как g-сила в промывочных мультицикло5

20

25 куляции в качестве технологической воды с целью сведения к минимуму общего расхо30

45 нах составляет, по меньшеи мере, 4500, предпочтительно 5000-6000.

В предпочтительном варианте продукт, увлекаемый через слив, фракционирующего мультициклона разделяют нэ фракцию Вкрахмала и остаточный А-крахмал, причем последний возвращают в исходное сырье фракционирующего мультициклона.

Несмотря на почти идентичные размеры зерен рисового и овсяного крахмала, было удивительно обнаружить, что эффективная сепарация овсяного крахмала была возможна в мультициклонах диаметром 10 мм и при повышенных g-силах, образующихся 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.

Все технологические приемы обезвоживания были осуществлены в аппаратах дгя декантации и винтовых прессах, а продукты были последовательно высушены. Мелкие твердые частицы были подвергнуты рецирда воды и потерь продукции.

Пример, Эксперимент по производству овсяного крахмала, выбранный из серии 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-миллиметровыми ситами). Муку смешивали с

2,74 т свежей и технологической воды

0,8 л целлюлозы Ялко Еконазе СЕ 15 и

200 г двуокиси серы (бисул ьфита натрия) на тонну муки.

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. Полученную клетчатку обезвоживают на червячном прессе. Далее декантацией отделяют клейковину, концентрируют ее в сепараторе с дисковыми соплами и обезвоживают в декантаторе. Затем оставшийся сырой крахмал фракционируют в мультициклоне с целью выделения А- и В-фракций крахмала.

Нижнюю часть ilpoMblBGIQT в противоточной промывочной системе мультициклона при добавлении свежей воды, и полученную Афракцию крахмала обезвоживают. Верхний сход полученной системы обезвоживают с целью выделения В-фракции крахмала, Песковый продукт сепаратора крахмала поддерживали при 13 — 14 градусах Баме для обеспечения оптимальной сепараци«крах1836032

15

8

25

55 мала и протеина. Песковый продукт протеинового сапаратора 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

1 17

2 17

3 18

4 19

5 20

6 21

7 21

8 22

9 22

10 22

11 14

Значения в градусах Боме

Фракционирование стадия продукт, увлекаемый через слив

1 песковый продукт

2 продукт, увлекаемый через слив 8

10 песковый продукт . 15

11 продукт, увлекаемый через слив 11

Неочищенный крахмал можно было бы разделить на фракции и очистить на мультициклонах диаметром 10 мм с использованием гидроциклона с Л р = 8 бар, который приводит к g-силе 8500 в фракционирующем мультициклоне, и с Л р = 4,5 бар, что приводит к g-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 0,5оь (таблица 2). Степень белизны овсяного А-крахмала: 96 согласно измерениям по методу $0/Dl

6473 ЭЛРЕФО. Расход свежей воды сравним с расходом свежей воды в производстве пшеничного крахмала.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к предпочтительному о6орудованию, 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 объеме изобретения и зависимых пун кто в формул ы изобретения.

Формула изобретения

1, Способ фракционирования овса, включающий сухой размол лущеного зерна, вымачивание муки в водной среде в присутствии ферментов, разрушающих клеточные ободочки, 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 тл и ч а ю шийся 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 шийся тем, что, вымачивание муки осуществляют в водной среде, содержащей двуокись серы, при 40 — 55 С.

3. Способ по п.1, отличающийся 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 присоединяют к остатку, содержащему неочищенный крахмал.

1836032

Таблица 1

Материальный баланс крахмала+

* Определение содержания неочищенного крахмала— по методу соляной кислоты (1 О 1744), ф

Таблица 2

Материальный баланс протеина+

* Определение содержания неочищенного протеина методом Кьелдагля (1S О 5378-1978). и Размер частиц

1836032

Редактор Т.Шагова

Заказ 2988 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета llo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5

Ф

4 ж

Ф

& О

Ж Х

07

0) Е» Ф

Составитель О.Бакулина

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101