FI63254C - Foerfarande foer maeskning av staerkelsehaltigt material - Google Patents

Description

1 63254

Menetelmä tärkkelyspitoisen aineen mäskäämiseksi Tämä keksintö koskee mäskäysmenetelmää, jonka avulla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä menetelmän vaatiman energian kulutuksen suhteen. Keksinnön mukaisesti käytetään perusmenetelmänä edullisesti reaktoreiden vuorokäyttöä siten, että reaktorista höyrytyksen jälkeen vapautuva höyry johdetaan rinnakkaisreaktoriin käytettäväksi osana sen vilja-annoksen höyryttämistä. Sama toimenpide suoritetaan myös toisen reaktorin höyrylle eli se johdetaan ensimmäiseen reaktoriin vuorollaan.

Viljan käyttö alkoholin valmistuksen raaka-aineena käsittää tavallisesti seuraavat toimenpiteet: viljan esikäsittely ja jauhatus tai rouhinta, jauheen tai rouheen mäskäyskeitto, tärkkelyksen nesteytys ja sokerointi, sokereiden fermentoiminen alkoholiksi, alkoholin tislaus käyneestä vierteestä ja rankin käsittely ja kuivaus rehuksi.

Edellä mainituista prosessivaiheista on mäskäyskeiton kuluttaman energian osuus huomattava, josta syystä siihen kuuluvaa energiamäärää on pyritty eri tavoin alentamaan.

Tähän asti tunnetuista menetelmistä on energian käytön suhteen edullisin ns. suihkutuslauhduttajamenetelmä, jossa paisuntahöyry johdetaan säiliöön tai useampaan säiliöön, joihin suihkutetaan keittoon menevää raakaa mäskiä. Osa höyrystä kondensoituu mäskiin, jolloin mäskin lämpötila nousee ja sen vesipitoisuus nousee. Tällaisen mäskäysme-netelmän energiankulutus on jatkuvassa keitossa n. 0,71 MJ viljakiloa kohti.

On todettu, että käyttämällä sisäänsyötettävän mäskin kuumennukseen keitetyn mäskin lämpöä lämmönvaihtimen välityk- 63254 sellä, olisi energiankulutus ideaaliolosuhteissa vain n. 0,14 MJ viljakiloa kohti. Tällöin ainoa lisäenergian tarve kohdistuisi lämpöhäviöiden korvaamiseen. Tällaisia olosuhteita ei luonnollisista syistä ole voitu kehittää. Lämmönvaihtimien painehäviöt ja likaantuminen aiheuttavat sen, että todellinen energiankulutus on huomattavasti korkeampi .

Mäskäysmenetelmien suuret lämpömäärät ovat sitoutuneet mäskin suuriin vesimääriin, joista ne ovat vaikeasti hyödynnettävissä. Tavallisesti viljan ja veden suhde on välillä 1:3,5-1:4. On siis luonnollista, että vesimäärän pienentäminen mäskissä olisi energiataloudellisesti suotavaa. Rajoituksensa vesimäärän pienentämiselle asettaa kuitenkin se, ettei jauhoista tai rouheista saada pienellä vesimäärällä muuta kuin sitkeää kittiä, jonka edelleen käsittely on erittäin vaikeaa tai jopa täysin mahdotonta.

GB-patentista 1 236 809 tunnetaan mäskäysmenetelmä, jossa käytetään maltaan asemasta kokojyväohraa. Koska kokojyvä-ohralla ei ole sellaisenaan riittävästi, päinvastoin kuin maltaalla, entsyymejä, jotka kykenisivät hydrolysoimaan keitossa muodostuvia nk. gum substance1 ja, pyritään em. julkaisun mukaan hajottamaan oluen valmistuksessa suoda-tusvaikeuksia aiheuttavat polymeerit lisäämällä entsyymejä joko ennen keittoa tai sen jälkeen. Kyseinen julkaisu ei ole kuitenkaan millään tavalla ottanut kantaa energian säästämiseen, eikä sen kannalta tärkeään vesi-viljasuhtee-seen ole kiinnitetty mitään huomiota.

Edellä olevista syistä on päädytty hakemuksen mukaiseen keksintöön, jolle on tunnusomaista päävaatimuksessa esitetyt seikat.

Keksinnön perusajatuksen muodostaa se, että on huomattu kokojyväviljän sopivan erittäin hyvin jatkuvan panoskeiton raaka-aineeksi. Kokojyvävehnä sitoo vedellä kyllästettynä 63254 3 n. 0,7-1,7 paino-osaa vettä 1 paino-osaa kohti viljaa.

Kun viljan sisältämän tärkkelyksen hydrolysointiin tarvitaan periaatteessa vain varsin mitätön määrä vettä, on selvää, että kokojyväviljän kuoren alla tapahtuva hydratoin-ti tekee mahdolliseksi sen, että pehmennysvaiheessa käytetään hyvin pientä määrää vettä ja lisätään käymisvaiheessa tarvittava suurempi vesimäärä vasta viljan pehmittämisen jälkeen. Koska vilja on koko pehmittämisen ajan kuorensa ympäröimä, ei keksinnön mukaisessa menetelmässä tapahdu haitallista aineksen kittiytyrnistä. Pehmennetty vilja rikotaan keksinnön mukaisesti "ampumalla" se ulos reaktorista esimerkiksi paineilman avulla.

Keksintöä havainnollistetaan seuraavassa kuvaamalla prosessivaiheet ja viittaamalla oheiseen periaatteelliseen piirustukseen.

Raaka-aine kulkee siilon 1, kippivaa'an 2 ja jakajan 3 kautta reaktoreihin 4 ja 5. Reaktoriin 4 imetään raaka-ainetäytön jälkeen tyjöpumpulla 11 0,01 MPa:n paine, jonka jälkeen reaktoriin lisätään ensin pieni määrä 70-90°C:sta vettä johtoa 13 pitkin ja sitten 0,7 MPa höyryä johtoa 14 pitkin. Höyrytys kestää 0,7 MPa paineessa 5 minuuttia, jona aikana toiseen reaktoriin 5 on syötetty raaka-aine, imetty vakuumi ja lisätty pieni määrä 70-90°C:sta vettä. Reaktorin 4 höyry päästetään nyt purkautumaan reaktoriin 5, jolloin kumpaankin tasaantuu sama paine 0,1-0,2 MPa. Reaktoria 5 esihöyrytetään nyt korkeapainehöyryllä (1,4 MPa) ejektorin 10 kautta. Ejektorilla imetään reaktorista 4 höyryä, kunnes lämpötila siinä on laskenut 90-100°Creen. Tämän jälkeen korkeapainehöyry suljetaan ja reaktoria 5 höyryte-tään 5 minuuttia 0,7 MPa:n höyryllä. Reaktoriin 4 päästetään nyt kompressorista 12 paineilmaa, kunnes paine on kohonnut 1,5 MPasiin ja sisältö "ammutaan" sykloniin 6. Räjäytyksessä rikkoutuneet pehmeät jyvät huuhtoutuvat syklonista tavanomaisia sokeroittamis- ja nesteyttämis-entsyymejä, kuten amyloglukosidaasia ja a-amylaasia, si- 63254 sältävän laimennusveden, jota syötetään johdon 16 kautta, mukana homogenisaattoriin 7 ja siitä edelleen tasaussäi-liöön 8, jonka pohjasta pumppu 9 kierrättää mäskiä takaisin sykloniin 6 ja osa mäskistä menee tasaussäiliöstä 8 ylijuoksuna käymiseen tietä 15 pitkin. Reaktorin 4 tyhjennyttyä prosessikierto alkaa uudelleen.

Esimerkki

Suoritettiin kokeita laboratoriolaitteella, joka rakenteeltaan vastasi edellä esitettyä periaatekytkentää ja jossa kummankin reaktorin tilavuus oli 5 litraa. Koemateriaalina käytettiin kokojyvävehnää, jossa kosteus oli 11,7 % ja tärkkelyspitoisuus 55,4 %. Kussakin panoksessa oli viljan ja veden suhde kokeen alussa 1 kg viljaa/0,5 kg vettä (kokonaispaino 1,5 kg) ja prosessikierron ulospuhallusvai-heen jälkeen seoksen kokonaispaino oli 1,7 kg. Näin saaduista mäskeistä tehtiin vesilisäyksellä ja potkurihomo-genisoijalla käymismäskejä, joissa kuiva-ainepitoisuus oli 19,0 % (koe 1) ja 18,6 % (koe 2) ja joista sokeroittamis-ja nesteyttämisentsyymien lisäyksen, fermentoinnin ja tislauksen jälkeen saatiin alkoholia 32,3 g (koe 1) ja 32,2 g (koe 2)/100 g viljakuiva-ainetta. Alkoholisaannot vastasivat laboratoriokokeissa ja teollisessa tuotannossa tavallisesti saatuja alkoholisaantoja.

Kokeissa kului energiaa alle 0,4 MJ viljakiloa kohti. Lisäksi vältyttiin käytettävän viljan jauhatus- ja rouhinta-kuluilta, sekä normaaliprosessille hyvin oleelliselta keittoa edeltävältä nesteyttämisentsyymin, kuten α-amylaasin, lisäykseltä. Keksinnön mukaisen menetelmän etuihin on luettava vielä se, että vältetään putkireaktoreiden haittapuolena oleva, merkittävää jätevesikuormaa aiheuttava putken pesu hapolla ja emäksellä tai vaihtoehtoinen aikaavievä putken puhdistusporaus.

Claims (6)

1. 63254
2. 1. Menetelmä alkoholin valmistuksessa raaka-aineena käytettävän tärkkelyspitoisen aineen, edullisesti kokojyvä-viljan tai vastaavan, ei-jauhomaisen materiaalin, mäskäämi-seksi energiaa säästäen, tunnettu siitä, että tärkkelyspitoiseen aineeseen sekoitetaan alussa vettä mahdollisimman vähän, edullisesti vain sen verran, että se riittää suunnilleen aineen vedellä kyllästykseen, minkä jälkeen se mäskätään, ilman entsyymilisäystä, käyttäen korkeapaine-höyryä ja lyhyttä viipymäaikaa reaktorissa vesi-viljasuh-teen pitämiseksi koko mäskäyksen ajan arvossa alle 2:1 ja että saatu mäskäysseos loppurikotaan ja laimennetaan ja siihen lisätään tarvittavat entsyymit vasta keiton jälkeen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että loppurikkominen tapahtuu ampumalla keitetty seos ulos reaktorista paineilman avulla.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään korkeapainehöyryä, jonka paine on noin 1,4 MPa ja noin 5 minuutin viipymäaikaa.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että keittäminen suoritetaan käyttämällä vuoron perään useampaa, edullisesti kahta reaktoria, jolloin yhdestä reaktorista ulos puhallettava höyry käytetään hyväksi toisessa reaktorissa ja päinvastoin.
6. 1. Förfarande för energisparande mäskning av stärkelse-haltigt material, företrädesvis fullkornsspannmäl eller mot-svarande ej-mjölformigt material, användbart som rämateri-al vid framställning av alkohol, kännetecknat av att man i början inblandar i det stärkelsehaltiga materialet sä litet vatten som möjligt, företrädesvis endast sä mycket att det ungefär räcker tili för att mätta materialet med vatten, varefter det utan enzymtill-sats mäskas under användning av högtrycksänga