RU2814240C1 - Method of grinding vegetal raw materials, in particular from plants, such as seeds, for production of flour from shelled grains and/or fractionated flour - Google Patents

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: invention relates to a method of grinding material from vegetal raw materials, particularly plant seeds, for production of flour from shelled grains and/or fractionated flour. Method consists in the fact that material from vegetal raw materials is ground by compressing a layer of material, performing a first air separation of the ground material to obtain a first fine fraction, on one side, and a first coarse fraction, on the other side, first further processing of the first fine fraction is carried out to produce flour separately and the first coarse fraction is returned to the grinding stage. Grinding is carried out by compressing a layer of material, which is applied to the compressed layer of material, wherein the layer thickness ranges from 10 to 100 mm.

EFFECT: method with low power consumption provides high-quality separation into fiber/starch/protein.

12 cl, 8 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к инновационному способу измельчения с целью разделения материалов из растительного сырья на различные фракции (клетчатка, белки, крахмалы).The present invention relates to an innovative grinding method for separating plant materials into different fractions (fiber, proteins, starches).

Известный уровень техникиPrior Art

Многие способы переработки продуктов питания из растительного сырья содержат этап производства муки. Эта мука может быть конечным продуктом, рассматриваться как ингредиент или может быть промежуточным продуктом в общем процессе. Таким образом, процесс производства муки – это ключевой этап многих отраслей промышленности, в частности, из-за того, что он считается этапом с высоким энергопотреблением. Список материалов из растительного сырья, которое часто превращают в муку, очень обширный, но можно выделить:Many methods of processing food products from plant materials contain a flour production step. This flour may be the final product, considered an ingredient, or may be an intermediate product in the overall process. Thus, the flour production process is a key step in many industries, particularly because it is considered a high-energy step. The list of materials from plant raw materials, which are often turned into flour, is very extensive, but we can highlight:

- Зерновые (пшеница, гречиха, овес, ячмень, кукуруза, рис и т.д.);- Cereals (wheat, buckwheat, oats, barley, corn, rice, etc.);

- Бобовые (горох, боб садовый, чечевица, фасоль, нут, люпин и т.д.);- Legumes (peas, beans, lentils, beans, chickpeas, lupine, etc.);

- Жмых масличного семени (подсолнечник, семя рапса, соя, льняное семя и т.д.);- Oilseed cake (sunflower, rapeseed, soybean, flaxseed, etc.);

- Промышленный или сельскохозяйственный побочный продукт (солод, отруби, пивная барда, солома и т.д.); - Industrial or agricultural by-product (malt, bran, stillage, straw, etc.);

- Другие материалы из растительного сырья и им подобные (водоросли, насекомые и т.д.).- Other materials from plant materials and the like (algae, insects, etc.).

Независимо от рассматриваемого типа сельскохозяйственных ресурсов, может быть выделено три семейства типов муки: цельнозерновая мука, мука из лущеного зерна и фракционированная.Regardless of the type of agricultural input considered, three families of flour types can be distinguished: whole grain flour, hulled grain flour and fractionated flour.

Цельнозерновая мука соответствует помолу всего материала без изменения химического состава. Цель такого помола состоит только в уменьшении размера частиц. Основные примеры цельнозерновой муки – это мука из зерновых, таких как пшеница или гречиха. В этих случаях достигаемый размер частиц будет меньше 500 мкм и часто менее 300 мкм. Этот способ относительно простой, так как состоит в перемалывании всего материала в муку с конкретным распределением размера частиц. Цель – уменьшить размер частиц до некоторого значения с наименьшими энергозатратами и наименьшими вложениями и количеством этапов способа. Для производства пищевых продуктов ограничение часто связано с клетчаткой, которая, как известно, устойчива к перемалыванию из-за определенной эластичности, и с содержанием масла, которое может привести к липкости порошка. Настоящее изобретение не конкурирует с установившимися технологиями на этом рынке, такими как дисковая мельница, молотковая мельница, ударная мельница, ударно-отражательная мельница. Настоящее изобретение не предназначено для волокон, так как энергозатраты будут слишком большими для этого рынка.Whole grain flour corresponds to the grinding of the entire material without changing the chemical composition. The purpose of such grinding is only to reduce the particle size. Basic examples of whole grain flour are flour made from grains such as wheat or buckwheat. In these cases, the particle size achieved will be less than 500 µm and often less than 300 µm. This method is relatively simple as it consists of grinding all the material into flour with a specific particle size distribution. The goal is to reduce the particle size to a certain value with the least energy consumption and the least investment and number of process steps. For food production, the limitation is often related to fiber, which is known to be resistant to grinding due to a certain elasticity, and oil content, which can cause the powder to become sticky. The present invention does not compete with established technologies in this market such as disc mill, hammer mill, impact mill, impact mill. The present invention is not intended for fibers as the energy costs would be too high for that market.

Мука из лущеного зерна соответствует типу муки, состоящей из внутренних частей семян без внешних волокон (называемых шелуха, лузга или отруби). Цель в этом случае – удалить волокна из продукта. В зависимости от сырьевого материала и силы прилипания волокон, этот процесс лущения будет выполняться или на этапе предварительной обработки, или непосредственно во время помола. Основные примеры муки из лущеного зерна – это пшеничная мука (известная как мука «Т54» и «Т55»), мука из лущеных бобовых или кукурузная мука. На рынке существует два способа, которые зависят только от свойств семян: если оболочка неплотная и не прикреплена к ядру (например, в случае бобовых, таких как горох, боб садовый/vicia faba или чечевица), то оболочка удаляется перед помолом. Семена разделяют или грубо разбивают, чтобы отделить оболочку от ядра. Затем оболочка отделяется от ядра с помощью воздушной сепарации, и иногда фракция ядер очищается с применением оптической сортировки. Оболочка может быть очищена путем просеивания или другой последующей обработки (воздушная сепарация, электронная сепарация, и т.д.). Существует большое количество технологий лущения зерен: ударная шелушильная машина, абразивная мельница, валковая дробилка, молотковая мельница, каменная мельница и т.д. Таким образом, способ часто включает в себя 2-3 машины перед подачей сырья на мельницу. Иногда для увеличения отделяемости оболочки требуется дорогостоящая предварительная обработка: обработка паром, жарение, проращивание, и т.д. Задачей является эффективность лущения, удельное энергопотребление и простота процесса.Hulled grain flour is a type of flour consisting of the inner parts of the seeds without the outer fibers (called husks, husks, or bran). The goal in this case is to remove fibers from the product. Depending on the raw material and the adhesion strength of the fibres, this peeling process will be carried out either during the pre-processing stage or directly during milling. Basic examples of hulled grain flour are wheat flour (known as "T54" and "T55" flour), hulled legume flour or corn flour. There are two methods on the market, which depend only on the properties of the seeds: if the shell is loose and not attached to the kernel (for example, in the case of legumes such as peas, beans/vicia faba or lentils), then the shell is removed before grinding. The seeds are split or roughly crushed to separate the shell from the kernel. The shell is then separated from the core using air separation, and sometimes the core fraction is purified using optical sorting. The casing can be cleaned by screening or other subsequent processing (air separation, electronic separation, etc.). There are a large number of grain peeling technologies: impact hulling machine, abrasive mill, roller crusher, hammer mill, stone mill, etc. Thus, the process often involves 2-3 machines before feeding the raw material to the mill. Sometimes expensive pre-treatments are required to increase the peelability of the casing: steaming, frying, sprouting, etc. The challenge is peeling efficiency, specific energy consumption and simplicity of the process.

После удаления оболочек продукт может перемалываться в муку. Таким образом, цель – уменьшить размер частиц и распределение частиц по размеру до соответствующих значений с наименьшими энергозатратами и вложениями/количеством этапов способа. Тогда будет возможно применение большого разнообразия мельниц, например, дисковая мельница, молотковая мельница, ударная мельница, штифтовая дробилка, ударно-отражательная мельница или вальцовая дробилка.After removing the shells, the product can be ground into flour. Thus, the goal is to reduce the particle size and particle size distribution to appropriate values with the least energy consumption and investment/number of process steps. It will then be possible to use a wide variety of mills, for example a disc mill, a hammer mill, an impact mill, a pin crusher, an impact mill or a roller crusher.

Когда оболочка сильно прикреплена к ядру (например, в случае зерновых или масляничных культур), оболочку необходимо удалять во время помола. Цель – получить две фракции: оболочку (также называемую отруби или лузга) и мука без содержания клетчатки. When the hull is strongly attached to the kernel (as in the case of grains or oilseeds), the hull must be removed during milling. The goal is to have two fractions: the hull (also called bran or husk) and the fiber-free flour.

В прошлом, для производства муки из зерновых использовали каменные мельницы. Для дробления зерен использовались сила сжатия и трения. Волокна затем отделялись от муки путем просеивания. Процесс помола в каменной мельнице ограничен максимальной производительностью (часто сотня килограмм в несколько часов при максимуме оборудования), высоким энергопотреблением (75 кВтч/т), чтобы привести тяжелый камень весом в несколько тонн во вращение. Настоящее изобретение может рассматриваться как современная, безопасная, оптимизированная и надежная версия способа помола в каменной мельнице.In the past, stone mills were used to produce flour from grains. Compression and friction were used to crush the grains. The fibers were then separated from the flour by sifting. The grinding process in a stone mill is limited by maximum productivity (often hundreds of kilograms per few hours with maximum equipment), high energy consumption (75 kWh/t) to rotate a heavy stone weighing several tons. The present invention can be considered as a modern, safe, optimized and reliable version of the stone mill grinding method.

Каменные мельницы были заменены в 20 веке схемой помола, часто составленной из множества вальцов, используемых для измельчения ядра с сохранением шелухи. Обработка на вальцовой дробилке часто используется для переработки пшеницы, но также муки крупного помола на основе зерновых, бобовых и масличных культур. Таким образом, помол является передовой технологией благодаря использованию различных машин (до 16 мельниц и 24 просеивателей). Для контроля эластичности волокон часто требуется предварительная обработка материала путем регулирования содержания влаги. Обычно содержание влаги регулируют между 14 и 17%, предпочтительно между 15,5 и 16% влажности. Время воздействия часто составляет несколько часов (от 1 до 36 часов, но предпочтительно от 4 до 18 часов). Несмотря на сложность этого способа, потребление энергии считается низким (около 35 кВтч/т), а проблемами являются контроль качества продукта, часто измеряемый по содержанию клетчатки в муке, и выход продукта. Различные операции подразумевают постоянное наблюдение (часто в ручном режиме) за мельницей и значительный размер здания (обычно 4 уровня, чтобы максимально использовать силу тяжести и, таким образом, снизить затраты на транспортировку продукта).Stone mills were replaced in the 20th century by a grinding circuit often composed of many rollers used to grind the kernel while retaining the husk. Roller milling is often used to process wheat, but also coarse flours based on cereals, legumes and oilseeds. Thus, grinding is an advanced technology thanks to the use of various machines (up to 16 mills and 24 sifters). Controlling the elasticity of fibers often requires pre-treatment of the material by adjusting the moisture content. Typically the moisture content is adjusted between 14 and 17%, preferably between 15.5 and 16% moisture. The exposure time is often several hours (1 to 36 hours, but preferably 4 to 18 hours). Despite the complexity of this method, energy consumption is considered low (about 35 kWh/t), and problems include product quality control, often measured by the fiber content of the flour, and product yield. The various operations involve constant monitoring (often manually) of the mill and a significant building size (usually 4 levels to make maximum use of gravity and thus reduce product transport costs).

Многие поставщики оборудования пытались упростить процесс производства пшеничной муки. Одно из решений было предложено компанией «Бюлер» («Альпесатм»), которое состоит в компактной линии, составленной из вальцовой дробилки с высоким сжатием, съемника и фильтра. Желаемый продукт удаляется, в то время как промежуточная фракция отправляется обратно в вальцовую дробилку по возвратному контуру. Этот способ интересен небольшой занимаемой площадью, но ограничен потреблением энергии 70 кВтч/т и максимальной производительностью 700 кг/ч.Many equipment suppliers have tried to simplify the wheat flour production process. One solution was proposed by Bühler (Alpesatm), which consists of a compact line consisting of a high-compression roller crusher, stripper and filter. The desired product is removed while the intermediate fraction is sent back to the roller crusher via the return circuit. This method is interesting due to its small footprint, but is limited by an energy consumption of 70 kWh/t and a maximum output of 700 kg/h.

Способ «moulin F10», разработанный компанией «Анутек» заключается в использовании штифтовой дробилки в сочетании с фильтром. Содержание влаги может регулироваться при помощи пара при максимальной температуре 60°C при длительности всего 10 мин. Штифтовая дробилка устанавливается на скорость 165 м/с. Данным способом получают серую муку при выходе 80%. Ограничение данного способа – качество муки, но компания заявляет значительное уменьшение энергопотребления по сравнению с меленькими линиями с штифтовыми дробилками, которые работают при 160 кВт/т. Этот способ интересен небольшой занимаемой площадью и небольшими вложениями, но также имеет ограничения в виде плохого качества муки и максимальной производительности одной единицы, которая составит около 2 т/ч.The moulin F10 method, developed by Anutek, uses a pin crusher in combination with a filter. The moisture content can be adjusted using steam at a maximum temperature of 60°C in just 10 minutes. The pin crusher is set at a speed of 165 m/s. This method produces gray flour with a yield of 80%. The limitation of this method is the quality of the flour, but the company claims a significant reduction in energy consumption compared to small pin crusher lines that operate at 160 kW/t. This method is interesting due to its small footprint and low investment, but it also has limitations in the form of poor flour quality and the maximum productivity of one unit, which will be about 2 t/h.

Семейство фракционированной муки соответствует производству муки, обогащенной белком, крахмалом и/или клетчаткой. Цель – создать фракции, обогащенные белком, крахмалом или клетчаткой. Основные примеры фракционированной муки – это концентраты горохового белка, обогащенная глютеном пшеничная мука или концентраты подсолнечного или рапсового белка.The fractionated flour family corresponds to the production of flour enriched with protein, starch and/or fiber. The goal is to create fractions enriched with protein, starch or fiber. Basic examples of fractionated flours are pea protein concentrates, gluten-enriched wheat flour, or sunflower or rapeseed protein concentrates.

Классическая стратегия – разрушить материал с целью разделения на мелкую фракцию и крупную фракцию с различными химическими составами. Этот способ часто начинается с муки из лущеного зерна, поэтому включает в себя полностью линию лущения. Способ в целом состоит этапа измельчения (распределение размера частиц часто <50мкм), соединенного с сепаратором, который может выполнять воздушную сепарацию и/или электронную сепарацию. Задача – разделить некоторые соединения (например, белок) на фракции, имеющие разный размер частиц или поведение в электростатическом поле по сравнению с другими соединениями (крахмал или клетчатка). В качестве индикатора чаще всего используется размер частиц. Однако, для такого типа, действительной целью является разделить частицы как по размеру, так и по плотности. В самом деле, настоящей задачей является разрушение белка/крахмала/клетчатки. Белок нужно перемолоть, в то время как внутренняя клетчатка и крахмал должны сохраниться. Таким образом, этап помола является ключевой точкой. Обычно это выполняется с помощью ударной мельницы (классическое решение), дисковой мельницы (меньшее энергопотребление) или двойного помола на штифтовой дробилке (лучшее качество продукта). Таким образом, сепарация выполняется при помощи воздушного сепаратора или, возможно, электростатического сепаратора. Энергопотребление – основной вопрос, требующий внимания в этих процессах.The classic strategy is to break down the material to separate it into a fine fraction and a coarse fraction with different chemical compositions. This method often starts with hulled grain flour and therefore includes the entire hulling line. The process generally consists of a grinding step (particle size distribution often <50 µm) coupled to a separator which can perform air separation and/or electronic separation. The goal is to separate certain compounds (for example, protein) into fractions that have different particle sizes or behavior in an electrostatic field compared to other compounds (starch or fiber). Particle size is most often used as an indicator. However, for this type, the real goal is to separate the particles by both size and density. In fact, the real challenge is breaking down the protein/starch/fiber. The protein must be ground, while the internal fiber and starch must be preserved. Thus, the grinding stage is the key point. This is usually done using an impact mill (classic solution), a disc mill (lower energy consumption) or double grinding on a pin crusher (better product quality). Thus, separation is accomplished using an air separator or possibly an electrostatic separator. Energy consumption is a major issue requiring attention in these processes.

Данное изобретение конкурирует с этими подходами из уровня техники. Оно соответствует инновационному подходу к помолу, который сочетает в себе преимущество низкого энергопотребления и отличное разделение на клетчатку/крахмал/белок.This invention competes with these prior art approaches. It follows an innovative milling approach that combines the advantage of low energy consumption with excellent fibre/starch/protein separation.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Настоящее изобретение конкурирует со всеми подходами, в которых требуется мука из лущеного зерна (например, нет возможности произвести разделение). В самом деле, изобретение позволяет выполнять помол одновременно с отделением шелухи для большинства типов сырья (зерновые, бобовые и масляничные культуры). Выполняют помол для производства муки размером в несколько сотен микрон, при этом производится шелуха в виде крупных частиц размерном несколько миллиметров. Этот способ содержит меньше машин, чем традиционные способы, и имеет небольшую занимаемую площадь. Энергопотребление всего процесса также является одним из самых низких среди всех существующих машин. Он также может быть полностью автоматизирован и перерабатывать значительное количество продукта (до 10 т/ч на единицу оборудования).The present invention competes with all approaches that require hulled grain flour (eg, no separation is possible). In fact, the invention allows grinding to be carried out simultaneously with dehusking for most types of raw materials (cereals, legumes and oilseeds). Grinding is performed to produce flour several hundred microns in size, which produces husks in the form of large particles several millimeters in size. This method contains fewer machines than traditional methods and has a small footprint. The energy consumption of the entire process is also one of the lowest of any existing machine. It can also be fully automated and process significant quantities of product (up to 10 t/h per unit).

С этой целью, в соответствии с первой особенностью, настоящее изобретение относится к способу помола растительного сырья, в частности, из растений, такого как семена, для производства муки из лущеного зерна и/или фракционированной муки, который включает в себя следующие этапы:To this end, according to a first aspect, the present invention relates to a method for milling plant materials, in particular from plants such as seeds, to produce hulled grain flour and/or fractionated flour, which includes the following steps:

- выполнение помола за счет сжатия слоя материала (англ. Material Bed Compression - MBC) из растительного сырья, - grinding by compressing a layer of material (English Material Bed Compression - MBC) from plant raw materials,

- выполнение первой воздушной сепарации помолотого материала для получения первой мелкой фракции, с одной стороны, и первой крупной фракции, с другой стороны,- performing the first air separation of the ground material to obtain the first fine fraction, on the one hand, and the first coarse fraction, on the other hand,

- выполнение первой последующей обработки первой мелкой фракции для получения отдельно муки,- performing the first subsequent processing of the first fine fraction to obtain separate flour,

- возвращение первой крупной фракции на этап помола.- return of the first large fraction to the grinding stage.

Изобретение должно быть выполнено в соответствии со следующими различными вариантами осуществления и их разновидностями, приведенными ниже, которые должны рассматриваться по отдельности или в любом технически эффективном сочетании.The invention is to be made in accordance with the following various embodiments and variations thereof set forth below, which are to be considered individually or in any technically effective combination.

Преимущественно, материал, который подвергают лущению – это семена гороха, первая последующая обработка состоит в этапе второй воздушной сепарации для производства второй крупной фракции крахмальной муки, с одной стороны, и второй мелкой фракции из белковой муки, с другой стороны.Advantageously, the material to be shelled is pea seeds, the first subsequent processing consisting of a second air separation step to produce a second coarse fraction of starch flour on the one hand and a second fine fraction of protein flour on the other.

Предпочтительно, способ включает в себя, перед этапом помола за счет сжатия слоя материала, этап смешивания растительного сырья с водой для гидратации смеси, стабилизации указанной гидратированной смеси.Preferably, the method includes, before the step of grinding by compressing the layer of material, the step of mixing the plant material with water to hydrate the mixture, stabilizing said hydrated mixture.

В соответствии с другим вариантом осуществления, указанный материал – это зерно пшеницы, первая последующая обработка выдает пшеничные отруби, с одной стороны, и пшеничную муку, с другой стороны. According to another embodiment, said material is wheat grain, the first subsequent processing produces wheat bran on the one hand and wheat flour on the other hand.

Предпочтительно, способ включает в себя этапы: Preferably, the method includes the steps:

- выполнение второй воздушной сепарации первой крупной фракции для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны, - performing a second air separation of the first coarse fraction to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand,

- выполнение второй последующей обработки второй мелкой фракции для получения пшеничных отрубей, с одной стороны, и пшеничной муки, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second fine fraction to obtain wheat bran, on the one hand, and wheat flour, on the other hand,

- возвращение второй крупной фракции на этап помола.- return of the second large fraction to the grinding stage.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, указанный материал – это зерно гороха, первая последующая обработка выдает оболочки гороха, с одной стороны, и гороховую муку, с другой стороны.According to another embodiment, said material is pea grain, the first subsequent processing produces pea shells on the one hand and pea flour on the other hand.

Предпочтительно, способ включает в себя этап просеивания первой крупной фракции для получения оболочки гороха, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны.Preferably, the method includes the step of sifting a first coarse fraction to obtain pea shells on the one hand and an intermediate fraction on the other hand.

В соответствии с отдельной особенностью настоящего изобретения, способ включает в себя этапы: In accordance with a specific feature of the present invention, the method includes the steps:

- выполнение второй воздушной сепарации промежуточной фракции сразу после этапа просеивания для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны,- performing a second air separation of the intermediate fraction immediately after the screening stage to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand,

- выполнение второй последующей обработки второй мелкой фракции для получения оболочки гороха, с одной стороны, и крупных частей ядер гороха, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second fine fraction to obtain pea shells, on the one hand, and large parts of pea kernels, on the other hand,

- возвращение второй крупной фракции и крупных частей ядер гороха на этап помола.- return of the second large fraction and large parts of pea kernels to the grinding stage.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, указанный материал – это подсолнечник, первая последующая обработка выдает волокна, с одной стороны, и муку из подсолнечного белка, с другой стороны.According to another embodiment, said material is sunflower, the first subsequent processing produces fiber on the one hand and sunflower protein flour on the other.

Предпочтительно, способ включает в себя этап просеивания первой крупной фракции для получения волокон, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны.Preferably, the method includes the step of sieving a first coarse fraction to obtain fibers on the one hand and an intermediate fraction on the other hand.

В частности, способ включает в себя следующие этапы: In particular, the method includes the following steps:

- выполнение второй воздушной сепарации промежуточной фракции сразу после этапа просеивания для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны, - performing a second air separation of the intermediate fraction immediately after the screening stage to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand,

- выполнение второй последующей обработки второй крупной фракции для получения волокон, с одной стороны, и крупных частей подсолнечника, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second large fraction to obtain fibers, on the one hand, and large parts of sunflower, on the other hand,

- возвращение второй мелкой фракции и крупных частей подсолнечника на этап помола.- return of the second small fraction and large parts of sunflower to the grinding stage.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, указанный материал – это семена бобовых, способ включает в себя, после первой воздушной сепарации, следующие этапы: According to another embodiment, said material being legume seeds, the method includes, after the first air separation, the following steps:

- просеивание первой крупной фракции для получения цельнозерновой муки полуцельнозерновой муки, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны,- sifting the first coarse fraction to obtain whole grain flour, semi-whole grain flour, on the one hand, and an intermediate fraction, on the other hand,

- возвращение промежуточной фракции на этап помола.- return of the intermediate fraction to the grinding stage.

Краткое описание рисунковBrief description of the drawings

Другие преимущества, цели и характеристики настоящего изобретения станут видны из последующего описания, которое ведется со ссылкой на прилагаемые рисунки, приведенные в целях иллюстрации и не ограничивающие изобретение, на которых:Other advantages, objects and characteristics of the present invention will appear from the following description, which is given with reference to the accompanying drawings, given for purposes of illustration and not limitation of the invention, in which:

[Фиг. 1] на Фиг. 1 показана общая схема по данному изобретению,[Fig. 1] in Fig. 1 shows a general diagram of this invention,

[Фиг. 2] на Фиг. 2 показана схема первого примера, [Fig. 2] in Fig. 2 shows the diagram of the first example,

[Фиг. 3] на Фиг. 3 показана схема второго примера, [Fig. 3] in Fig. 3 shows the diagram of the second example,

[Фиг. 4] на Фиг. 4 показана схема третьего примера, [Fig. 4] in Fig. 4 shows the diagram of the third example,

[Фиг. 5] на Фиг. 5 показана схема четвертого примера, [Fig. 5] in Fig. 5 shows the diagram of the fourth example,

[Фиг. 6] на Фиг. 6 показана сравнительная таблица, [Fig. 6] in Fig. 6 shows a comparison table,

[Фиг. 7] на Фиг. 7 показана схема пятого примера,[Fig. 7] in Fig. 7 shows the diagram of the fifth example,

[Фиг. 8] на Фиг. 8 показана схема шестого примера.[Fig. 8] in Fig. 8 shows a diagram of the sixth example.

Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments

Настоящее изобретение состоит из мельницы, работающей за счет сжатия слоя материала (MBC-мельницы) (например: маятниковая мельница, вертикальная вальцовая дробилка, горизонтальная вальцовая дробилка, гидравлический валковый пресс), соединенной с воздушным сепаратором (сепараторами) и/или этапами просеивания. Способ помола путем сжатия был выбран за возможность получения максимальной неоднородности и низкое удельное энергопотребление (кВт/т). The present invention consists of a material bed compression mill (MBC mill) (eg pendulum mill, vertical roller crusher, horizontal roller crusher, hydraulic roller press) coupled to air separator(s) and/or screening steps. The compression grinding method was chosen for its ability to obtain maximum heterogeneity and low specific energy consumption (kW/t).

Технология MBC-помола – это технология, обычно используемая в течение уже нескольких десятилетий в горнодобывающей промышленности. В 90-е годы она совершила революцию в цементной промышленности, так как заменила собой шаровые мельницы (низкая стоимость, но высокое энергопотребление). Ее преимущества заключаются в высокой надежности, малой частоте ремонта и низком удельном энергопотреблении.MBC grinding technology is a technology that has been commonly used for several decades in the mining industry. In the 90s, it revolutionized the cement industry as it replaced ball mills (low cost but high energy consumption). Its advantages include high reliability, low repair frequency and low specific energy consumption.

При помоле растительного сырья при производстве муки часто основная проблема – это сохранение клетчатки, а не достижение определенного размера частиц. Однако, сохранение клетчатки приводит к созданию муки с высокой неоднородностью, чего стараются избегать поставщики и пользователи мельниц. When milling plant materials to make flour, the main concern is often fiber retention rather than achieving a specific particle size. However, retaining fiber results in flour with high heterogeneity, which mill suppliers and users try to avoid.

Таким образом, принцип изобретения – использовать эту неоднородность порошка на растительном сырье, чтобы иметь преимущество в отношении качества продукции, эффективности и стоимости процесса.Thus, the principle of the invention is to exploit this heterogeneity of powder on plant raw materials in order to have an advantage in terms of product quality, efficiency and cost of the process.

Способ включает в себя: The method includes:

- этап регулирования влажности, чтобы управлять эластичностью волокон и таким образом их сохранностью во время помола,- humidity control step to control the elasticity of the fibers and thus their preservation during milling,

- MBC-мельницу, которая работает на принципе сжатия, поскольку она эффективна для уменьшения размеров частиц хрупких фракций (муки), в то время как размер фракции волокон сохраняется,- MBC mill, which works on the principle of compression, since it is effective in reducing the particle size of the brittle fraction (flour), while the size of the fiber fraction is maintained,

- воздушный сепаратор, устанавливаемый для контроля времени нахождения каждой фракции в мельнице благодаря контролю как размера частиц, так и плотности,- an air separator installed to control the residence time of each fraction in the mill by controlling both particle size and density,

- несколько последующих обработок для очищения остатка после работы воздушного сепаратора (с целью удаления шелухи) путем просеивания, воздушной сепарации или электросепарации.- several subsequent treatments to clean the residue after the operation of the air separator (to remove the husk) by sieving, air separation or electrical separation.

Мельница, работающая за счет сжатия слоя материала (MBC-мельница) использует силу сжатия и силу трения (без скольжения), применяемую на уплотненный слой материала (толщина слоя варьируется от 10 мм до 100 мм и зависит от размера мельницы) при низкой скорости прокатки (менее 10 м/с).The material bed compression mill (MBC mill) uses compression and frictional force (without sliding) applied to a compacted layer of material (layer thickness varies from 10 mm to 100 mm and depends on the size of the mill) at a low rolling speed ( less than 10 m/s).

Способ MBC-помола даст лучшую сохранность крахмала и волокон, по сравнению с другими способами измельчения (например: высокоскоростной удар и/или перетирание).The MBC grinding method will provide better starch and fiber preservation compared to other grinding methods (for example: high-speed impact and/or grinding).

MBC-помол также дает лучшую эффективность и следовательно уменьшает энергопотребление на тонну продукции, по сравнению с другими способами измельчения. Действительно, максимум мощности передается непосредственно на слой материала.MBC grinding also provides better efficiency and therefore reduces energy consumption per ton of product compared to other grinding methods. Indeed, maximum power is transmitted directly to the material layer.

Способ MBC-помола при низкой скорости сжимания слоя материала дает малую степень истирания, что увеличивает срок службы измельчающих средств и, следовательно, уменьшает контаминацию продукта по сравнению с другими способами помола, а также уменьшает стоимость содержания.The MBC grinding method at a low compression rate of the material layer gives a low degree of abrasion, which increases the service life of the grinding means and, therefore, reduces product contamination compared to other grinding methods, and also reduces the cost of maintenance.

Объем камеры MBC-мельницы (например, маятниковая мельница, вертикальная вальцовая дробилка) может использоваться одновременно для сушки продукта во время процесса измельчения при использовании горячего газа на входе мельницы. В качестве альтернативы или дополнения, в случае, если объема камеры MBC-мельницы слишком мал или отсутствует, возможность просушки может быть также выполнена в газовом контуре динамического сепаратора.The chamber volume of an MBC mill (eg pendulum mill, vertical roller crusher) can be used simultaneously to dry the product during the grinding process using hot gas at the mill inlet. As an alternative or addition, if the chamber volume of the MBC mill is too small or non-existent, drying can also be provided in the gas circuit of the dynamic separator.

Степень просушки может контролироваться при помощи установки значения температуры на выходе из мельницы или сепаратора.The degree of drying can be controlled by setting the temperature at the outlet of the mill or separator.

Динамический сепаратор может быть соединен с MBC-мельницей для производства муки. Тонкость помола муки управляется с помощью настроек сепаратора (управление газовым потоком, управление скоростью турбины сепаратора). Это решение создает два главных преимущества по сравнению с решениями по помолу без сепаратора: The dynamic separator can be connected to the MBC mill to produce flour. The fineness of flour grinding is controlled using separator settings (gas flow control, separator turbine speed control). This solution creates two main advantages compared to grinding solutions without a separator:

- первое преимущество – это стабильное качество продукта, независимо от отклонений в характеристиках материала. Чем тверже/мягче материал, тем выше/ниже будет циркуляционная нагрузка, идущая от сепаратора к мельнице для сохранения постоянной тонкости помола муки;- the first advantage is the stable quality of the product, regardless of deviations in the characteristics of the material. The harder/softer the material, the higher/lower the circulation load going from the separator to the mill to maintain a constant fineness of flour grinding;

- второе преимущество – это способность полностью загрузить мельницу до ее номинальной мощности, чтобы по максимуму использовать производственный потенциал, при этом тонкость помола продукта все так же будет обеспечиваться за счет сепаратора, по сравнению с решением без какого-либо сепаратора, в котором мельница должна также обеспечивать тонкость помола продукта, что может ограничивать подачу и не допускать использования номинальной мощности.- the second advantage is the ability to fully load the mill to its rated capacity in order to maximize production potential, while the product fineness will still be provided by the separator, compared to a solution without any separator, in which the mill must also provide fine grinding of the product, which may limit the supply and prevent the use of rated power.

Изобретение в основном предназначено для двух случаев: производство муки из лущеного зерна и фракционированной муки. The invention is mainly intended for two cases: the production of flour from hulled grains and fractionated flour.

Изобретение заключается в способе помола, при котором растительное сырье (например, растения, в особенности, семена) может перемалываться в муку с максимальным сохранением клетчатки. Этот способ подходит для многих известных областей применения, но в каждом случае обеспечивает значительные улучшения в том, что касается количества, выхода, вложений или стоимости эксплуатации. Изобретение применимо каждый раз, когда фракция волокон должна быть удалена из производства муки из растительного сырья. The invention lies in a milling method in which plant materials (eg plants, especially seeds) can be ground into flour with maximum fiber retention. This method is suitable for many known applications, but in each case provides significant improvements in terms of quantity, yield, investment or operating cost. The invention is applicable whenever the fiber fraction must be removed from the production of flour from vegetable raw materials.

Общий способ, описанный на фиг. 1, содержит: The general method described in FIG. 1, contains:

- Опциональный, но рекомендуемый этап кондиционирования, на котором продукт подготавливается к помолу. Подготовка часто заключается в фазе гидратации. Цель увеличения содержания влаги – сделать волокна более мягкими и эластичными для увеличения сохранности волокон во время помола. Регулирование влажности ограничивается несколькими процентами (от +1% до +10%) при времени воздействия от нескольких минут (1 минута) до нескольких часов (до 36 часов), но часто от 30 минут до 18 часов. Регулирование влажности может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.; - An optional but recommended conditioning step where the product is prepared for grinding. Preparation often involves a hydration phase. The purpose of increasing the moisture content is to make the fibers softer and more flexible to increase the durability of the fibers during milling. Humidity control is limited to a few percent (+1% to +10%) with exposure times ranging from a few minutes (1 minute) to several hours (up to 36 hours), but often from 30 minutes to 18 hours. Humidity control can be combined with other treatments such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола. Такая мельница работает за счет сил сжатия и трения при воздействии валом (валами) на слой частиц. Сила является фиксированной (обычно создаваемая гидравлическим домкратом, или для маятниковой мельницы – центробежная сила), а толщина слоя может быть любой (обычно в диапазоне 10–100 мм, в зависимости от размера вала). Сила, создаваемая валом при качении на слой материала, вызывает сжатие и напряжение трения (без скольжения) во всех частицах под валом. Это отличается от вальцовой дробилки (фиксированный зазор между вальцами), когда материал находится в контакте со сталью. Основная часть семейства MBC-мельниц (например: маятниковая мельница или вертикальная вальцовая дробилка) также использует сильную вентиляцию, чтобы не допускать слишком высокой температуры нагрева, которая может использоваться для высушивания продукта. Этот вентиляционный поток также используется для транспортировки частиц в сепаратор. В качестве примера, MBC-мельницей может быть модель карусельной маятниковой мельницы, запатентованная компанией POITTEMILL, имеющая вешний механический привод и жидкостную смазку, чтобы избежать загрязнения продукта;- MBC grinding stage. Such a mill operates due to compression and friction forces when the shaft (shafts) act on a layer of particles. The force is fixed (usually generated by a hydraulic jack, or for a pendulum mill, centrifugal force), and the layer thickness can be any (usually in the range of 10–100 mm, depending on the size of the shaft). The force generated by the shaft as it rolls onto the layer of material causes compression and frictional stress (without sliding) in all particles under the shaft. This is different from a roller crusher (fixed gap between rollers) where the material is in contact with steel. The main part of the MBC mill family (for example: pendulum mill or vertical roller crusher) also uses strong ventilation to prevent the heating temperature from becoming too high, which can be used to dry the product. This vent stream is also used to transport particles into the separator. As an example, the MBC mill may be the rotary pendulum mill model patented by POITTEMILL, which has external mechanical drive and liquid lubrication to avoid product contamination;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Распределение по фракциям, называемое размером отсечения, может быть задано регулировкой скорости турбины сепаратора. Мелкая фракция обычно состоит из муки и больших фрагментов шелухи или, если целью является ультратонкий помол, будет состоять из фракций белка. Крупная фракция состоит из продуктов недостаточно мелких или недостаточно измельченных. Эти две фракции подвергаются последующей обработке для их очищения.- one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fraction distribution, called the cut-off size, can be set by adjusting the speed of the separator turbine. The fine fraction will usually consist of flour and large husk fragments or, if ultrafine grinding is the goal, will consist of protein fractions. The large fraction consists of products that are not small enough or not crushed enough. These two fractions are further processed to purify them.

Крупная фракция, выходящая из первого сепаратора, может быть: The large fraction leaving the first separator can be:

- подвергается последующей обработке на этапе просеивания или электронной сепарации для удаления крупных фрагментов шелухи. Эта фракция может содержать некоторые большие фрагменты ядер и может быть подвергнута последующей обработке на втором сепараторе, настроенном на удаление легкой фракции и, таким образом, возврат ядер в MBC-мельницу; - is subjected to subsequent processing at the stage of sieving or electronic separation to remove large fragments of husk. This fraction may contain some large kernel fragments and may be further processed in a second separator configured to remove the light fraction and thus return the kernels to the MBC mill;

- подвергается последующей обработке на втором сепараторе, настроенном на удаление мелкой фракции (которой может быть фракция крахмала или любая промежуточная фракция). Крупная фракция этого второго воздушного сепаратора возвращается в MBC-мельницу для повторного помола. Эта вторая последующая обработка описывается в отдельном патенте компании POITTEMILL на двойную сепарацию; - is subjected to subsequent processing in a second separator configured to remove the fine fraction (which can be the starch fraction or any intermediate fraction). The coarse fraction from this second air separator is returned to the MBC mill for regrinding. This second post-processing is described in a separate POITTEMILL patent for double separation;

- Последующая обработка на втором воздушном сепараторе для удаления крупной фракции (которая может быть фракцией более крупных волокон), мелкая фракция второго воздушного сепаратора возвращается в MBC-мельницу для повторного помола. Эта третья последующая обработка описывается в отдельном патенте компании POITTEMILL на двойную сепарацию;- Subsequently processed in a second air separator to remove the coarse fraction (which may be a fraction of larger fibers), the fine fraction of the second air separator is returned to the MBC mill for regrinding. This third post-processing is described in a separate POITTEMILL patent for double separation;

- Возвращена как есть в MBC-мельницу и повторно помолота.- Returned as is to the MBC mill and re-ground.

Мелкая фракция может состоять из муки и шелухи, муки из луженого зерна или белкового концентрата. Эта фракция может быть подвергнута последующей обработке путем просеивания, воздушной сепарации и/или электростатической сепарации. Цель этой последующей обработки – удалить мелкие волокна, возникшие во время данного процесса. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.The fine fraction may consist of flour and husks, tinned grain flour or protein concentrate. This fraction may be further processed by screening, air separation and/or electrostatic separation. The purpose of this post-processing is to remove the fine fibers created during this process. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

Общая схема способа со всеми возможными вариантами показана на Фиг. 1. Все варианты (линии) показаны на последующих фигурах, но они не активируются все одновременно. Следовательно, изобретение включает в себя собственное упрощение, применимое к помолу растительного сырья. Приведенные далее примеры сфокусированы на адаптации этой общей схемы способа к конкретным ситуациям.The general scheme of the method with all possible options is shown in Fig. 1. All options (lines) are shown in the following figures, but they are not all activated at the same time. Therefore, the invention includes its own simplification applicable to the milling of plant materials. The following examples focus on adapting this general method design to specific situations.

Пример 1: очищение от шелухи пшеничной муки из зерна пшеницыExample 1: dehusking wheat flour from wheat grain

При применении к производству пшеничной муки, для производства белой или серой муки применяют инновационную схему способа в соответствии с фиг. 2, которая значительно упрощает традиционный способ помола на вальцовой дробилке.When applied to the production of wheat flour, for the production of white or gray flour, an innovative method scheme is used in accordance with FIG. 2, which greatly simplifies the traditional method of grinding on a roller crusher.

Этот способ включает в себя: This method includes:

- опциональный, но рекомендуемый этап кондиционирования, на котором зерно пшеницы подготавливается к помолу. Подготовка заключается в фазе гидратации. Цель увеличения содержания влаги – сделать волокна более мягкими и эластичными для увеличения сохранности волокон во время помола. Регулирование влажности составляет несколько процентов (от +1% до +10%) при времени воздействия от нескольких минут (1 минута) до нескольких часов (до 36 часов), но часто от 30 минут до 18 часов. Регулирование влажности может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание, и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.;- an optional but recommended conditioning stage, at which the wheat grain is prepared for grinding. Preparation consists of the hydration phase. The purpose of increasing the moisture content is to make the fibers softer and more flexible to increase the durability of the fibers during milling. Humidity control is a few percent (+1% to +10%) with exposure times ranging from a few minutes (1 minute) to several hours (up to 36 hours), but often from 30 minutes to 18 hours. Humidity control can be combined with other treatments such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола, как было уже описано;- MBC grinding stage, as already described;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Мелкая фракция обычно состоит из муки и больших фрагментов шелухи. Крупная фракция состоит из продуктов недостаточно мелких или недостаточно измельченных. Эти две фракции подвергают последующей обработке для их очищения; - one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fine fraction usually consists of flour and large fragments of husk. The large fraction consists of products that are not small enough or not crushed enough. These two fractions are subjected to further processing to purify them;

- Крупную фракцию, выходящую из первого сепаратора, подвергают последующей обработке на втором сепараторе, настроенном на удаление мелкой фракции (которой может быть фракция крахмала или любая промежуточная фракция). Крупная фракция этого второго сепаратора возвращается в MBC-мельницу; - The coarse fraction leaving the first separator is subjected to subsequent processing in a second separator configured to remove the fine fraction (which can be the starch fraction or any intermediate fraction). The coarse fraction of this second separator is returned to the MBC mill;

- Мелкие фракции могут состоять из муки и фрагментов шелухи. Эти фракции могут быть подвергнуты последующей обработке путем просеивания, воздушной сепарации и/или электростатической сепарации. Цель этой последующей обработки – удалить мелкие волокна, возникшие во время данного процесса. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.- Small fractions may consist of flour and husk fragments. These fractions may be further processed by screening, air separation and/or electrostatic separation. The purpose of this post-processing is to remove the fine fibers created during this process. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

Этот способ может быть применен с небольшими изменениями ко всем исходным или обработанным зерновым, бобовым, жмыху масличного семени и муке крупного помола и некоторым промышленным побочным продуктам.This method can be applied with minor modifications to all original or processed grains, pulses, oilseed cakes and flours and some industrial by-products.

В следующем примере содержание влаги в пшенице было установлено равным 15,5% при времени воздействия 18 часов. MBC-помол выполнялся с помощью маятниковой мельницы. Турбина первого сепаратора была установлена на производство муки размером 0–300 мкм, а второй сепаратор настроен на максимальное извлечение отрубей. Каждый сепаратор собирает в себе свою мелкую фракцию, которая затем просеивается по размеру 200 мкм. Мука собиралась из фракции, прошедшей просеиватель, в то время как отруби собирались из фракции, оставшейся на просеивателе. Удельное энергопотребление мельницы 32 кВтч/т.In the following example, the moisture content of wheat was set to 15.5% for a exposure time of 18 hours. MBC grinding was performed using a pendulum mill. The first separator's turbine was set to produce 0-300 micron flour, while the second separator was set to maximize bran recovery. Each separator collects its own fine fraction, which is then screened to a size of 200 microns. Flour was collected from the fraction that passed the sifter, while bran was collected from the fraction remaining on the sifter. The specific energy consumption of the mill is 32 kWh/t.

Данный способ позволяет получить пшеничную муку с высоким выходом (71,5%–23,8% отрубей) с содержанием шлака 0,95%. Уровень поврежденного крахмала относительно низкий и составляет 10,22% (крахмальная основа).This method allows you to obtain wheat flour with a high yield (71.5%–23.8% bran) with a slag content of 0.95%. The level of damaged starch is relatively low at 10.22% (starch base).

Пример 2: очищение гороховой муки от зерен горохаExample 2: cleaning pea flour from pea grains

При применении к производству муки из лущеного гороха инновационная схема способа в соответствии с фиг. 3 представляет собой значительное упрощение традиционного способа. Действительно, способ лущения и помола выполняется в несколько этапов по сравнению с традиционным способом, состоящим из линии лущения, за которой следует линия помола. Также он имеет меньшее энергопотребление.When applied to the production of split pea flour, the innovative method scheme according to FIG. 3 is a significant simplification of the traditional method. Indeed, the peeling and grinding method is carried out in several stages compared to the traditional method, consisting of a peeling line followed by a grinding line. It also has lower power consumption.

Этот способ включает в себя: This method includes:

- опциональный, но рекомендуемый этап кондиционирования, на котором зерно гороха подготавливается к помолу. Подготовка часто заключается в фазе гидратации. Цель увеличения содержания влаги – сделать волокна более мягкими и эластичными для увеличения сохранности волокон во время помола. Регулирование влажности составляет несколько процентов (от +1% до +10%) при времени воздействия от нескольких минут (1 минута) до нескольких часов (до 36 часов), но часто от 30 минут до 18 часов. Регулирование влажности может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.; - an optional but recommended conditioning step, at which the pea grain is prepared for grinding. Preparation often involves a hydration phase. The purpose of increasing the moisture content is to make the fibers softer and more flexible to increase the durability of the fibers during milling. Humidity control is a few percent (+1% to +10%) with exposure times ranging from a few minutes (1 minute) to several hours (up to 36 hours), but often from 30 minutes to 18 hours. Humidity control can be combined with other treatments such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола, как было уже описано; - MBC grinding stage, as already described;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Мелкая фракция обычно состоит из муки и больших фрагментов шелухи или, если целью является ультратонкий помол, будет состоять из фракций белка. Крупная фракция состоит из продуктов недостаточно мелких или недостаточно измельченных. Эти две фракции подвергают последующей обработке для их очищения; - one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fine fraction will usually consist of flour and large husk fragments or, if ultrafine grinding is the goal, will consist of protein fractions. The large fraction consists of products that are not small enough or not crushed enough. These two fractions are subjected to further processing to purify them;

- Крупная фракция, выходящая из первого воздушного сепаратора, может быть впоследствии обработана на этапе просеивания для удаления крупных фрагментов оболочки. Эта фракция может содержать некоторые большие фрагменты ядер и может быть подвергнута последующей обработке на втором воздушном сепараторе, настроенном на удаление легкой фракции и, таким образом, возврат крупных частей ядер в MBC-мельницу;- The coarse fraction leaving the first air separator can be subsequently processed in a screening step to remove large shell fragments. This fraction may contain some large kernel fragments and may be further processed in a second air separator configured to remove the light fraction and thus return large kernel parts to the MBC mill;

- Мелкая фракция может состоять из муки и фрагментов оболочки. Эта фракция может быть подвергнута последующей обработке путем просеивания и/или электростатической сепарации. Цель этой последующей обработки – удалить мелкие волокна, возникшие во время данного процесса. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.- The fine fraction may consist of flour and shell fragments. This fraction may be further processed by screening and/or electrostatic separation. The purpose of this post-processing is to remove the fine fibers created during this process. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

В следующем примере содержание влаги в горохе было установлено равным +3% при времени воздействия 1 час. MBC-помол выполнялся с помощью маятниковой мельницы. Турбина первого сепаратора была установлена на производство муки размером 0–50 мкм, и для извлечения 6% оболочек из подаваемого материала использовалось просеивание по размеру 2 мм (без второго воздушного сепаратора).In the following example, the moisture content of peas was set to +3% for a exposure time of 1 hour. MBC grinding was performed using a pendulum mill. The first separator turbine was set to produce 0-50 µm flour and 2mm sieving was used to remove 6% of the hulls from the feed material (without a second air separator).

По данному способу получают муку из лущеного гороха размером 0–50 мкм при удельном энергопотреблении 63 кВтч/т.Using this method, split pea flour with a size of 0–50 microns is obtained with a specific energy consumption of 63 kWh/t.

Такой же способ может применяться для производства муки из лущеного гороха размером 0–315 мкм с удельным энергопотреблением мельницы 23 кВтч/т.The same method can be used to produce split pea flour of 0–315 µm size with a specific mill energy consumption of 23 kWh/t.

Пример 3: производство концентрата горохового белка из зерен горохаExample 3: Production of pea protein concentrate from pea grains

При применении к производству концентрата горохового белка способ по инновационной схеме в соответствии с фиг. 4 обеспечивает значительную экономию энергии и более высокую эффективность по сравнению с традиционными способами.When applied to the production of pea protein concentrate, the method according to the innovative scheme in accordance with FIG. 4 provides significant energy savings and higher efficiency compared to traditional methods.

Этот способ включает в себя: This method includes:

- этап лущения, на котором продукт подготавливается к помолу. Лущение может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.; - peeling stage, at which the product is prepared for grinding. Peeling can be combined with other processing, such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола, как было уже описано; - MBC grinding stage, as already described;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Мелкая фракция обычно состоит из муки, содержащей разрушенные частицы белка. Крупная фракция состоит из продуктов недостаточно мелких или недостаточно измельченных; - one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fine fraction usually consists of flour containing broken down protein particles. The large fraction consists of products that are not small enough or not crushed enough;

- Крупная фракция, выходящая из первого сепаратора, возвращается в MBC-мельницу; - The large fraction leaving the first separator returns to the MBC mill;

- Мелкие фракции могут состоять из мелких частиц белка и крупных частиц крахмала или клетчатки. Эти частицы подвергают последующей обработке при второй воздушной сепарации. Цель повторной обработки – извлечь белок в мелкой фракции и крахмал и клетчатку в крупной фракции; - Fine fractions may consist of small particles of protein and large particles of starch or fiber. These particles are further processed in a second air separation. The purpose of reprocessing is to extract protein in the fine fraction and starch and fiber in the large fraction;

- Оставшаяся клетчатка как в мелкой, так и крупной фракции может быть удалена с помощью электростатической сепарации, выполняемой в этом способе. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.- The remaining fiber in both fine and coarse fractions can be removed using electrostatic separation performed in this method. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

В следующем примере помол лущеных семян гороха, содержащих белки, выполнялся на маятниковой мельнице. Турбина первого сепаратора была установлена на производство муки размером 0–50 мкм, а второй сепаратор был настроен на извлечение муки из белкового концентрата. Удельное энергопотребление мельницы 41 кВтч/т.In the following example, shelled pea seeds containing proteins were ground using a pendulum mill. The first separator's turbine was set to produce 0-50 micron flour, while the second separator was set to extract flour from protein concentrate. The specific energy consumption of the mill is 41 kWh/t.

По данному способу получают муку 55% концентрата белка при высоком выходе (55-65%). Уровень поврежденного крахмала относительно низкий и составляет 5,7% (крахмальная основа).Using this method, flour with 55% protein concentrate is obtained at a high yield (55-65%). The level of damaged starch is relatively low at 5.7% (starch base).

Пример: производство концентрата подсолнечного белка Example: production of sunflower protein concentrate

При применении к производству концентрата подсолнечного белка способ по инновационной схеме в соответствии с фиг. 5 обеспечивает значительную экономию энергии и более высокую эффективность по сравнению с традиционными способами.When applied to the production of sunflower protein concentrate, the method according to the innovative scheme in accordance with Fig. 5 provides significant energy savings and higher efficiency compared to traditional methods.

Этот способ включает в себя: This method includes:

- Опциональный, но рекомендуемый этап кондиционирования, на котором продукт подготавливается к помолу. Подготовка заключается в фазе гидратации. Цель увеличения содержания влаги – сделать волокна более мягкими и эластичными для увеличения сохранности волокон во время помола. Регулирование влажности составляет несколько процентов (от +1% до +10%) при времени воздействия от нескольких минут (1 минута) до нескольких часов (до 36 часов), но часто от 30 минут до 18 часов. Регулирование влажности может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.; - An optional but recommended conditioning step where the product is prepared for grinding. Preparation consists of the hydration phase. The purpose of increasing the moisture content is to make the fibers softer and more flexible to increase the durability of the fibers during milling. Humidity control is a few percent (+1% to +10%) with exposure times ranging from a few minutes (1 minute) to several hours (up to 36 hours), but often from 30 minutes to 18 hours. Humidity control can be combined with other treatments such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола, как было уже описано; - MBC grinding stage, as already described;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Мелкая фракция обычно состоит из муки и фрагментов шелухи. Крупная фракция состоит из продуктов недостаточно мелких или недостаточно измельченных; - one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fine fraction usually consists of flour and husk fragments. The large fraction consists of products that are not small enough or not crushed enough;

- Крупная фракция непосредственно возвращается в MBC-мельницу; - The large fraction is directly returned to the MBC mill;

- Мелкая фракция может состоять из муки и шелухи, муки из луженого зерна или белкового концентрата. Эта фракция может быть подвергнута последующей обработке путем просеивания, или второй воздушной сепарации и/или электростатической сепарации. Цель этой последующей обработки – удалить мелкие волокна, возникшие во время данного процесса. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.- The fine fraction may consist of flour and husks, tinned grain flour or protein concentrate. This fraction may be subjected to subsequent processing by screening, or a second air separation and/or electrostatic separation. The purpose of this post-processing is to remove the fine fibers created during this process. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

В следующем примере содержание влаги в муке крупного помола из подсолнечника не регулировалось. Помол выполнялся с помощью маятниковой мельницы. Для производства муки размером 0–500 мкм использовался только один сепаратор. Крупная фракция возвращалась в мельницу. Мелкая фракция, выходящая из сепаратора, просеивалась по размеру 125, 180, 250 и 315 мкм. In the following example, the moisture content of the coarse sunflower flour was not adjusted. Grinding was carried out using a pendulum mill. Only one separator was used to produce 0–500 µm flour. The large fraction returned to the mill. The fine fraction leaving the separator was sifted to 125, 180, 250 and 315 microns.

Удельное энергопотребление мельницы 30 кВтч/т.Specific energy consumption of the mill is 30 kWh/t.

По тому способу получают фракцию, обогащенную белком при аналогичном выходе и качестве, как в таблице для вальцовой дробилки. Установка имеет меньший размер, удельное энергопотребление меньше.Using this method, a fraction enriched with protein is obtained with a similar yield and quality as in the table for a roller crusher. The installation is smaller and has lower specific energy consumption.

На фиг. 6 показана таблица с результатами примера производства концентрата из подсолнечника по сравнению с данными для вальцовой дробилки.In fig. Figure 6 shows a table with the results of an example of sunflower concentrate production compared with data for a roller crusher.

Пример 5: вариант производства белка из лущеного подсолнечника Example 5: option for producing protein from shelled sunflower

В этом конкретном варианте осуществления первая крупная фракция, выходящая из первого воздушного сепаратора, может быть впоследствии обработана на этапе просеивания для удаления крупных фрагментов клетчатки. Эта фракция может содержать некоторые большие фрагменты подсолнечника и может быть подвергнута последующей обработке на втором воздушном сепараторе, настроенном на удаление легкой фракции и, таким образом, возврат крупных частей подсолнечника в MBC-мельницу. Мелкая фракция, выходящая из второго воздушного сепаратора, возвращается в мельницу. Крупную фракцию подвергают последующей обработке путем просеивания и/или электростатической сепарации. Дальнейшая последующая обработка, которая не влияет на химический состав, не является частью настоящего изобретения.In this particular embodiment, the first coarse fraction exiting the first air separator may be subsequently processed in a screening step to remove large fiber fragments. This fraction may contain some large sunflower fragments and can be further processed in a second air separator configured to remove the light fraction and thus return the larger sunflower pieces to the MBC mill. The fines leaving the second air separator are returned to the mill. The coarse fraction is subjected to subsequent processing by sieving and/or electrostatic separation. Further post-processing that does not affect the chemical composition is not part of the present invention.

Этот вариант сильно уменьшает удельное энергопотребление мельницы (приблизительно на 40% с мукой крупного помола из подсолнечника).This option greatly reduces the specific energy consumption of the mill (by approximately 40% with coarse sunflower flour).

Пример 6: производство белка из бобовых при низких затратах Example 6: Producing protein from legumes at low cost

При применении к производству концентрата белка из бобовых способ по инновационной схеме в соответствии с фиг. 8 обеспечивает значительную экономию энергии по сравнению с традиционными способами.When applied to the production of protein concentrate from legumes, the method according to the innovative scheme in accordance with FIG. 8 provides significant energy savings compared to traditional methods.

Этот способ включает в себя: This method includes:

- опциональный, но рекомендуемый этап кондиционирования, на котором продукт подготавливается к помолу. Подготовка заключается в фазе гидратации. Цель увеличения содержания влаги – сделать волокна более мягкими и эластичными для увеличения сохранности волокон во время помола. Регулирование влажности составляет несколько процентов (от +1% до +10%) при времени воздействия от нескольких минут (1 минута) до нескольких часов (до 36 часов), но часто от 30 минут до 18 часов. Регулирование влажности может быть совмещено с другой обработкой, такой как пар, дебактеризация (озонирование, отбеливание и т.д.), микроволновое излучение, проращивание и т.д.;- an optional but recommended conditioning step, at which the product is prepared for grinding. Preparation consists of the hydration phase. The purpose of increasing the moisture content is to make the fibers softer and more flexible to increase the durability of the fibers during milling. Humidity control is a few percent (+1% to +10%) with exposure times ranging from a few minutes (1 minute) to several hours (up to 36 hours), but often from 30 minutes to 18 hours. Humidity control can be combined with other treatments such as steam, debacterization (ozonation, bleaching, etc.), microwave radiation, germination, etc.;

- этап MBC-помола, как было уже описано; - MBC grinding stage, as already described;

- один этап динамической сепарации. Воздушный сепаратор будет собирать продукт, выходящий из мельницы, и разделять продукт на две фракции. Мелкая фракция обычно состоит из фракции, обогащенной белком. Крупная фракция состоит из муки и шелухи; - one stage of dynamic separation. An air separator will collect the product leaving the mill and separate the product into two fractions. The fine fraction usually consists of a protein-enriched fraction. The large fraction consists of flour and husks;

- крупная фракция просеивается, чтобы собрать фракцию муки и шелуху, в то время как промежуточная фракция возвращается в мельницу; - the coarse fraction is sifted to collect the flour fraction and husk, while the intermediate fraction is returned to the mill;

- фракция шелухи может состоять из муки и шелухи. Эта фракция может быть подвергнута последующей обработке (например, гравитационным сепаратором) для очистки шелухи и возвращения в мельницу больших фрагментов ядер.- the husk fraction may consist of flour and husks. This fraction may be further processed (eg with a gravity separator) to remove the husks and return larger kernel fragments to the mill.

Схемы способа по настоящему изобретению основываются на конкретной инновации мельницы в помоле растительного сырья, предоставляя множество опций для предварительной или последующей обработки в потоке производства. The process designs of the present invention are based on a specific mill innovation in the milling of plant materials, providing many options for pre- or post-processing in the production stream.

В способе применяются силы сжатия для помола фракций муки, сохраняя при этом волокна. Этапы сепарации позволяют управлять тонкостью помола муки и удалять волокна из муки, а предварительная обработка увеличивает степень сохранности волокон. Способ может быть полностью автоматизирован, он является надежным, и общее энергопотребление ниже, чем в классических способах. The method uses compression forces to grind flour fractions while preserving the fibers. Separation steps allow you to control the fineness of flour grinding and remove fibers from flour, and pre-treatment increases the degree of preservation of fibers. The method can be fully automated, it is reliable, and the overall energy consumption is lower than in classical methods.

Применение данной технологии будет центральным в каждом способе, в котором применяется мука из растительного сырья, и производстве ингредиентов, таких как производство муки из лущеного зерна, белой муки, концентратов белка, муки, оптимальной по выделению белка и очистке от крахмала.The application of this technology will be central to every process that uses plant flours and the production of ingredients, such as the production of hulled grain flour, white flour, protein concentrates, flours that are optimized for protein extraction and starch removal.

Следует понимать, что подробное описание предмета изобретения по данному изобретению дается только с целью иллюстрации и ни в коем случае не накладывает ограничений, технические эквиваленты также находятся в объеме настоящего изобретения.It should be understood that the detailed description of the subject matter of this invention is given for purposes of illustration only and is not intended to be limiting in any way, and technical equivalents are also within the scope of the present invention.

Claims (29)

1. Способ помола материала из растительного сырья, в котором материал представляет собой семена, для производства муки из лущеного зерна и/или фракционированной муки, который включает в себя следующие этапы: 1. A method of grinding material from plant raw materials, in which the material is a seed, to produce hulled grain flour and/or fractionated flour, which includes the following steps: - выполнение помола материала из растительного сырья за счет сжатия слоя материала, - grinding material from plant raw materials by compressing the layer of material, - выполнение первой воздушной сепарации помолотого материала для получения первой мелкой фракции, с одной стороны, и первой крупной фракции, с другой стороны,- performing the first air separation of the ground material to obtain the first fine fraction, on the one hand, and the first coarse fraction, on the other hand, - выполнение первой последующей обработки первой мелкой фракции для получения отдельно муки,- performing the first subsequent processing of the first fine fraction to obtain separate flour, - возвращение первой крупной фракции на этап помола,- return of the first large fraction to the grinding stage, отличающийся тем, чтоcharacterized in that помол за счет сжатия слоя материала применяется к сжатому слою материала, толщина слоя находится в диапазоне от 10 до 100 мм.Grinding by compressing a layer of material is applied to a compressed layer of material, the thickness of the layer is in the range of 10 to 100 mm. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал, который подвергают лущению, – это семена гороха, первая последующая обработка состоит в этапе второй воздушной сепарации для производства второй крупной фракции крахмальной муки, с одной стороны, и второй мелкой фракции из белковой муки, с другой стороны.2. The method according to claim 1, characterized in that the material that is subjected to shelling is pea seeds, the first subsequent treatment consists of a second air separation stage to produce a second large fraction of starch flour, on the one hand, and a second small fraction of protein flour, on the other hand. 3. Способ по п. 1, включающий в себя перед этапом помола за счет сжатия слоя материала этап смешивания растительного сырья с водой для гидратации смеси, стабилизации указанной гидратированной смеси.3. The method according to claim 1, which includes, before the grinding stage due to compression of the layer of material, the stage of mixing plant raw materials with water to hydrate the mixture and stabilize said hydrated mixture. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный материал – это зерно пшеницы, первая последующая обработка выдает пшеничные отруби, с одной стороны, и пшеничную муку, с другой стороны.4. The method according to claim 3, characterized in that the specified material is wheat grain, the first subsequent processing produces wheat bran, on the one hand, and wheat flour, on the other hand. 5. Способ по п. 4, включающий в себя следующие этапы: 5. The method according to claim 4, including the following steps: - выполнение второй воздушной сепарации первой крупной фракции для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны, - performing a second air separation of the first coarse fraction to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand, - выполнение второй последующей обработки второй мелкой фракции для получения пшеничных отрубей, с одной стороны, и пшеничной муки, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second fine fraction to obtain wheat bran, on the one hand, and wheat flour, on the other hand, - возвращение второй крупной фракции на этап помола. - return of the second large fraction to the grinding stage. 6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный материал – это зерно гороха, первая последующая обработка выдает оболочки гороха, с одной стороны, и гороховую муку, с другой стороны.6. The method according to claim 3, characterized in that the specified material is pea grain, the first subsequent processing produces pea shells, on the one hand, and pea flour, on the other hand. 7. Способ по п. 6, включающий в себя этап просеивания первой крупной фракции для получения оболочки гороха, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны.7. The method according to claim 6, including the step of sifting the first coarse fraction to obtain pea shells, on the one hand, and an intermediate fraction, on the other hand. 8. Способ по п. 7, включающий в себя следующие этапы: 8. The method according to claim 7, including the following steps: - выполнение второй воздушной сепарации промежуточной фракции сразу после этапа просеивания для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны,- performing a second air separation of the intermediate fraction immediately after the screening stage to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand, - выполнение второй последующей обработки второй мелкой фракции для получения оболочки гороха, с одной стороны, и крупных частей ядер гороха, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second fine fraction to obtain pea shells, on the one hand, and large parts of pea kernels, on the other hand, - возвращение второй крупной фракции и крупных частей ядер гороха на этап помола.- return of the second large fraction and large parts of pea kernels to the grinding stage. 9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный материал – это подсолнечник, первая последующая обработка выдает волокна, с одной стороны, и муку из подсолнечного белка, с другой стороны.9. The method according to claim 3, characterized in that the specified material is sunflower, the first subsequent processing produces fiber, on the one hand, and sunflower protein flour, on the other hand. 10. Способ по п. 9, включающий в себя этап просеивания первой крупной фракции для получения волокон, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны.10. The method according to claim 9, including the step of sifting the first coarse fraction to obtain fibers, on the one hand, and an intermediate fraction, on the other hand. 11. Способ по п. 10, включающий в себя следующие этапы:11. The method according to claim 10, including the following steps: - выполнение второй воздушной сепарации промежуточной фракции сразу после этапа просеивания для получения второй мелкой фракции, с одной стороны, и второй крупной фракции, с другой стороны, - performing a second air separation of the intermediate fraction immediately after the screening stage to obtain a second fine fraction, on the one hand, and a second coarse fraction, on the other hand, - выполнение второй последующей обработки второй крупной фракции для получения волокон, с одной стороны, и крупных частей подсолнечника, с другой стороны,- performing a second subsequent processing of the second large fraction to obtain fibers, on the one hand, and large parts of sunflower, on the other hand, - возвращение второй мелкой фракции и крупных частей подсолнечника на этап помола.- return of the second small fraction and large parts of sunflower to the grinding stage. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал – это семена бобовых, способ включает в себя, после первой воздушной сепарации, следующие этапы:12. The method according to claim 1, characterized in that the material is legume seeds, the method includes, after the first air separation, the following steps: - просеивание первой крупной фракции для получения цельнозерновой муки полуцельнозерновой муки, с одной стороны, и промежуточной фракции, с другой стороны,- sifting the first coarse fraction to obtain whole grain flour, semi-whole grain flour, on the one hand, and an intermediate fraction, on the other hand, - возвращение промежуточной фракции на этап помола.- return of the intermediate fraction to the grinding stage.