DE2909015A1

DE2909015A1 - Dewatering starch concentrate from potatoes - by first carrying out enzyme conversion of some starch to sugar followed by solvent extraction with polar solvent and pressure filtration

Info

Publication number: DE2909015A1
Application number: DE19792909015
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Giesemann; Georg Dipl Chem Knobloch
Original assignee: Emsland Staerke GmbH
Current assignee: Emsland Staerke GmbH
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1980-09-11

Abstract

During starch prodn. from potato pulp, the initial pulp has a wt. content of 10% solids. This is subjected to an enzyme reaction at 60-100 degrees C to convert some starch to glucose. The resulting slurry is subjected to pressure filtration. The moist cake from this, contg. 25% solids is then mixed with water or a polar solvent such as CH OH ethanol, isopropanol etc. The resulting slurry is then further filtered in a pressure filtrate to give a cake of 40 - 45 wt.% of solids, which is then dried. Used for producing starch from potatoes. Reduces the energy consumption per unit of starch.

Description

Verfahren zum Entw#ssern von bei der Stärkeherstellung an-Process for the dehydration of starch production

fallender Kartoffelpülpe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern von bei der Stärkeherstellung anfallender Kartoffelpülpe, bei dem die mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 10 Gew.-% vorliegende Feuchtpülpe vor dem Trocknen einem ersten mechanischen Abtrennschritt, vorzugsweise einem Preßvorgang, unterworfen wird.falling potato pulp The invention relates to a method for Dehydration of potato pulp resulting from the starch production, in which the with a dry matter content of approx. 10 wt .-% present wet pulp before Drying in a first mechanical separation step, preferably a pressing process, is subjected.

Bei der Gewinnung von Kartoffelstärke fallen etwa 20 bis 25 Gew.-8 Feuchtpülpe mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 10 Gew.-%, bezogen auf die verarbeiteten Kartoffeln, an.In the production of potato starch, about 20 to 25 percent by weight fall Moist pulp with a dry matter content of approx. 10% by weight, based on the processed Potatoes.

Die Feuchtpülpe wird heute üblicherweise vor der Trocknung mechanisch entwässert, wobei üblicherweise Dekanter oder mechanische Pressen, wie Konuspressen oder Bandpressen, verwendet werden. Der bei dieser mechanischen Abtrennung erzielder @echensubstanzgehalt der Kartoffelpülpe liegt je @ch der Reststärkegehalt der Feuchtpülpe, die @her @@ zu 40 bis 50 Gew.-% aus Stärke, zu 15 bis Cellulose, zu 20 bis 25 Gew.-9 aus Pektinen @@ @ @ ew.-% aus Protein, bezogen auf die @ substanz, besteht, bei ca. 18 bis 25 Gew.-%.The wet pulp is now usually done mechanically before drying dewatered, usually decanters or mechanical presses, such as cone presses or belt presses. The one achieved in this mechanical separation @echensubstanzhalt the potato pulp is the residual starch content of the wet pulp, the @her @@ 40 to 50% by weight from starch, 15 to cellulose, 20 to 25% by weight from pectins @@ @ @ ew .-% consists of protein, based on the @substance, at approx. 18 to 25 Wt%.

@ießende Trocknen der auf diese Weise mechanisch -r@an Kartoffelpülpe ist wegen des sehr hohen @wassergehaltes mit einem ebenfalls sehr hohen Energie-@@@@ verbunden. Außerdem ist auch die bei anschließen-@ @@gsvorgang erhaltene Trockensubstanz nur schwer von tha@ beispielsweise als kalorienarmer Ballast- oder @ für die menschliche Ernährung, weil hierbei @@ @@@bleme auftreten. @ iessende drying the in this way mechanically -r @ on potato pulp is because of the very high @water content with a very high energy - @@@@ tied together. In addition, there is also the dry substance obtained in the subsequent @ @@ gs process difficult of tha @ for example as low-calorie ballast or @ for human Nutrition, because this is where @@ @@@ blemes occur.

liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren @ daß @ genannten Art zu schaffen, mittels dessen ffelpülpe stärker mechanisch entwässert werden @@ @ @ dies bei dem bekannten Verfahren der Fall ist, @@ @ den Energieaufwand für die abschließende Trocknung @@ le@urde @n. the task is based on a method @ that @ named type create, by means of which ffelpülpe more mechanical dehydration @@ @ @ this in the case of the known method, @@ @ the energy expenditure for the final Drying @@ le @ urde @n.

Erfindungs emäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren d gat@@@ sgemäßen Art dadurch gelöst, daß die in der Feuchtpülpe enthaltene Reststärke vor dem ersten mechanischen Abtrennschritt verzuckert wird.According to the invention, this task is carried out in a method d gat @@@ sgemäße Art solved in that the residual starch contained in the wet pulp before the first mechanical separation step is saccharified.

Dadurch, daß die in der Feuchtpülpe enthaltene Reststärke erfindungsgemäß vor dem mechanischen Abtrennschritt versuckert wird, gelingt es, einen höheren r@ @@@@ech@ Entwässerungsgrad zu erzielen.The fact that the residual starch contained in the wet pulp according to the invention before the mechanical separation step, it is possible to achieve a higher r @ @@@@ ech @ to achieve the degree of drainage.

e @@@ dem bisher bekannten Verfahren der Fall ist. e @@@ the previously known procedure is the case.

3 @@ darauf daß die in der Feucht-@@@ @dene Reststärke durch die enzymatische Verzuckerung in wasserlösliche Produkte umgewandelt wird, die in den Wasseranteil der Feuchtpülpe übergehen und hierdurch beim mechanischen Abtrennschritt mit dem Fruchtwasser entfernt werden können.3 @@ ensure that the residual strength in the moist is caused by the enzymatic Saccharification is converted into water-soluble products, which in pass over the water content of the wet pulp and thereby in the mechanical separation step can be removed with the amniotic fluid.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei hat sich insbesondere eine Ausführungsform bewährt, die sich dadurch auszeichnet, daß der beim ersten mechanischen Abtrennschritt anfallende Preßkuchen mit einem zum Lösen der bei der Verzuckerung der Reststärke entstehenden wasserlöslichen Produkte geeigneten Lösungsmittel versetzt und die Mischung anschließend einem zweiten mechanischen Abtrennschritt unterworfen wird, wobei als Lösungsmittel Wasser oder aber auch ein polares Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol und dergl. verwendet werden kann. Insbesondere bei Verwendung eines polaren Lösungsmittels gelingt es, nicht nur die verzuckerte Stärke, damit aber weitgehend die verdaulichen Inhaltsstoffe der Kartoffelpülpe, sondern auch die in dem polaren Lösungsmittel löslichen Geschmacks- und Geruchsstoffe sowie Lipide so weit zu entfernen, daß beim abschließenden Trocknungsvorgang ein kalorienarmer Quell- und Ballaststoff für die menschliche Ernährung hergestellt werden kann.Particularly preferred embodiments of the invention result from the subclaims. In particular, an embodiment has proven to be useful here, which is characterized by the fact that the first mechanical separation step Press cake with a to dissolve the resulting from the saccharification of the residual starch water-soluble products are mixed with suitable solvents and then the mixture is subjected to a second mechanical separation step, the solvent being Water or a polar solvent such as methanol, ethanol, isopropanol and the like. Can be used. Especially when using a polar solvent it succeeds not only the saccharified starch, but thus largely the digestible one Ingredients of the potato pulp, but also those in the polar solvent to remove soluble taste and odorous substances as well as lipids so far that the final drying process a low-calorie swelling and fiber for the human nutrition can be produced.

Während bei dem bekannten Verfahren das hohe Wasserbindungsvermögen der Cellulose- und Pektinsubstanzen eine mechanische Entwässerung der anfallenden Feuchtpülpe auf einen Trockensubstanzgehalt von mehr als 20 bis 25 Gew.-t verhindert, so daß ein weitgehendes Abpressen abgebauter Kohlehydrate nicht durchführbar ist, läßt sich insbesondere bei Zusatz polarer Lösungsmittel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Wasserbindevermögen der Pektin- und Cellulosesubstanzen stark reduzieren, wodurch ein wesentlich höherer Trockensubstanzgehalt vor dem eigentlichen Trockenvorgang erreicht werden kann als dies bei dem bekannten Verfahren der Fall ist. Wird, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, zweistufig gearbeitet, wobei also der beim ersten mechanischen Abtrennschritt entstehende Preßkuchen anschließend nochmals in einem vorzugsweise polaren Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol etc., suspendiert und anschließend ein zweites Mal mechanisch entwässert, vorzugsweise abgepresst, wird, so lassen sich Trockensubstanzen -allein durch mechanische Entwässerung! - von 40 bis 45% erreichen.While in the known method, the high water-binding capacity the cellulose and pectin substances a mechanical drainage of the accumulating Prevents moist pulp to a dry matter content of more than 20 to 25 wt. so that an extensive squeezing of degraded carbohydrates is not feasible, can be used especially with the addition of polar solvents in the case of the invention Process greatly reduce the water-binding capacity of the pectin and cellulose substances, which results in a significantly higher dry matter content before the actual drying process achieved can be used as the case with the known method is. Is, as provided in a preferred embodiment of the invention, two-stage worked, so the resulting press cake in the first mechanical separation step then again in a preferably polar solvent, such as methanol, Ethanol, isopropanol, etc., suspended and then mechanically a second time dehydrated, preferably pressed, dry substances can be left alone through mechanical drainage! - Reach from 40 to 45%.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich der Energieaufwand für den abschließenden Trocknungsvorgang stark reduzieren. Der Entwässerungsgrad ist so hoch, daß schließlich nur noch beispielsweise das bei dem zweiten mechanischen Abtrennschritt verwendete Lösungsmittel verdampft werden muß, um handelsübliche Trockenpülpe zu erhalten. Außerdem ist die Glukose aus der Pülpe weitgehend mechanisch entfernt worden, wodurch eine kalorienarme, geschmacksneutrale Pülpe erhalten werden kann, die sich für die menschliche Ernährung eignet.The method according to the invention allows the energy expenditure greatly reduce for the final drying process. The degree of drainage is so high that finally only the second mechanical one, for example Separation step solvent used must be evaporated to commercially available Obtain dry pulp. In addition, the glucose from the pulp is largely mechanical has been removed, whereby a low-calorie, tasteless pulp can be obtained can that is suitable for human consumption.

Selbstverständlich können gegebenenfalls auch mehr als zwei mechanische Abtrennschritte bei sinngemäßer Anwendung der Erfindung erfolgen. Das beim ersten Abtrennschritt anfallende PreSwasser, welches einen verhältnismäßig hohen Glukosegehalt hat, kann fermentativ weiterverarbeitet werden. Bereitet es Schwierigkeiten, das beim zweiten mechanischen Abtrennschritt anfallende preßwasser - bei Verwendung von Wasser als Lösungsmittel -r welches einen verhältnismäßig niedrigen Glukosegehalt hat, fermentativ weiterzuverarbeiten, so kann vor dem zweiten mechanischen Abtrennschritt eine Zuckerumsetzung, insbesondere eine Verhefung, erfolgen, die den Feststoffgehalt noch weiter steigert. Eine derartige Verhefung kann aber erfindungsgemäß auch bereits nach der Verzuckerung, also vor dem ersten mechanischen Abtrennschritt, erfolgen, wobei insgesamt der Zeitpunkt der Zuckerumsetzung bzw. Verhefung und die gesamte Verfahrensführung, je nach den Anforderungen gewählt werden, die an das Endprodukt gestellt werden, also beispielsweise davon abhängen-, ob als Endprodukt ein kalorienarmer, geschmacksneutraler Ballaststoff oder aber ein futterhefeähnliches Erzeugnis erwünscht ist.Of course, more than two mechanical Separation steps take place with analogous application of the invention. The first Separation step resulting PreSwasser, which has a relatively high glucose content can be further processed by fermentation. Is it difficult to do that press water accruing in the second mechanical separation step - if used of water as a solvent -r which has a relatively low glucose content has to process fermentatively, so can before the second mechanical Separation step a sugar conversion, in particular a yeast, take place, the the solids content increases even further. Such a fouling can, however, according to the invention even after saccharification, i.e. before the first mechanical separation step, take place, with a total of the time of sugar conversion or fermentation and the entire process management, can be selected depending on the requirements placed on the End product are provided, for example, depend on whether as an end product a low-calorie, tasteless fiber or something similar to feed yeast Product is desired.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.The invention is described below with reference to the drawing explained on the basis of exemplary embodiments.

Dabei zeigt die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.The drawing, which consists of a single figure, shows a Flow diagram of an embodiment of the invention.

Beispiel 1 100 kg bei der Kartoffelstärkeproduktion anfallender Pülpe mit ca. 10% Trockensubstanzgehalt wird mit den üblichen Methoden verzuckert, nämlich säurehydrolytisch bzw. enzymatisch, wobei eine zusätzliche Ansäuerung der zwischengelagerten Kartoffelpülpe nicht erforderlich ist, weil sich nämlich der oE-Wert infolge der vorhandenen Milch- und Essigsäuregärung bereits auf den geeigneten Wert einstellt. Die enzymatische Verzuckerung erfolgt im Verzuckerungsreaktor 10, wobei die Reaktionstemperatur ca. 600C und die Reaktionszeit ca. 24 Stunden beträgt.Example 1 100 kg pulp obtained in the production of potato starch with approx. 10% dry matter content is saccharified with the usual methods, namely acid hydrolytic or enzymatic, with an additional acidification of the intermediate Potato pulp is not required because the oE value is due to the already sets the existing lactic and acetic acid fermentation to the appropriate value. The enzymatic saccharification takes place in the saccharification reactor 10, with the reaction temperature approx. 600C and the reaction time is approx. 24 hours.

achdem auf diese Weise die Reststärke der Feuchtpülpe in Glukose umgewandelt worden ist, wird die verzuckerte Pülpe in einer ersten Presse 12 mechanisch abgepresst, wobei das anfallende Fruchtwasser mit relativ hohem Glukosegehalt fermentativ weitervererheitet werden kann. Der entstehende Preßkuchen, mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 20 bis 25 Gew.-%, @ in einem Mischer 14 mit polarem Lösungsmittel, Methanol, Methanol, Isopropanol etc., vermischt und anschließend in einer Presse 16 einem weiteren Preßvorgang @@@erworfen. Dabei entsteht einmal ein Preßkuchen mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 40 bis 4 Gew.-%, der anschließend der abschließenden Trocknung erworfen werden kann. Weiterhin wird Lösungsmittel angepresst welches dann über die Rückführleitung 18 wi@der Mischer 14 zugeführt werden kann. After that, in this way, the residual strength of the moist pulp in glucose has been converted, the saccharified pulp in a first press 12 is mechanical squeezed out, whereby the resulting amniotic fluid with a relatively high glucose content fermentatively can be further accumulated. The resulting press cake, with a dry matter content from approx. 20 to 25% by weight, @ in a mixer 14 with polar solvent, methanol, Methanol, isopropanol, etc., mixed and then in a press 16 one thrown further pressing process @@@. This creates a press cake with one Dry matter content of approx. 40 to 4% by weight, that of the final Drying can be thrown. Solvent is also pressed on the mixer 14 can then be supplied via the return line 18 wi @.

Als Pressen eignen sich in den beiden mechanischen Abtrennschritten herkömmliche Pressen, wie sie zur Entwässerung von Pülpe bekannt sind, wie Bandpressen, Schlauchpressen, Ronusschneekenpressen, Dekanter und dergl. Das Mischverhältnis im Mischer 14 wird im übrigen so eingestellt, daß der aus der Presse 12 kommende Preßkuchen im Gewichtsverhältnis von 1 : 2 in dem L3sungsmittel suspendiert wird. Dabei wird reines Lösungsmittel mit einem Reinheitsgrad von mindestens 95% eingesetzt, um so möglichst hohe Entwässerungsgrade erreichen zu können.The two mechanical separation steps are suitable as presses conventional presses, as they are known for dewatering pulp, such as belt presses, Hose presses, ronus snow presses, decanters and the like. The mixing ratio in the mixer 14 is set in such a way that the coming from the press 12 Press cake in a weight ratio of 1: 2 is suspended in the solvent. Pure solvent with a degree of purity of at least 95% is used here, in order to be able to achieve the highest possible degree of dewatering.

Beispiel 2 Wie in Beispiel 1 wird Kartoffelpülpe in dem Verzuckerungsreaktor 10 verzuckert. Anschließend wird die verzuckerte Pülpe einem Verhefungsvorgang unterworfen, woraufhin dann nur ein einziger Abpresschritt erfolgt, da sich durch die Verhefung der verzuckerten Reststärke bereits in diesem einzigen mechanischen Abtrennschritt der erwünschte Entwässerungsgrad einstellen läßt.Example 2 As in Example 1, potato pulp is made in the saccharification reactor 10 sugared. Then the saccharified pulp is subjected to a fermentation process, whereupon only a single pressing step takes place, as the Condemnation the saccharified residual starch in this single mechanical separation step the desired degree of dewatering can be set.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the above description, in the drawing and in the Features of the invention disclosed claims can both individually and in any combinations for realizing the invention in its various Embodiments are essential.

B ZUGS I H NLI E (LIST OF REFEREN E NUM RALS 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 10 Verzuckerungsreaktor ~ 10 11 11 12 Presse (erster Abtrennschritt) 12 13 13 14 Mischer 14 15 15 16 Presse (zweiter Abtrennschritt) 16 17 17 18 Losungsmittel-Rückführleitung 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 26 26 27 ~ 27 28 28 29 29 30 30 Leerseite B ZUGS I H NLI E (LIST OF REFEREN E NUM RALS 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 10 saccharification reactor ~ 10 11 11 12 press (first separation step) 12 13 13 14 Mixer 14 15 15 16 Press (second separation step) 16 17 17 18 Solvent return line 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 26 26 27 ~ 27 28 28 29 29 30 30 Blank page

Claims

N S P R Ü C H E 1. @en about dewatering in starch production and @@ e @@ er @@ toffelpülpe, in which the pulp with a dryness of approx. 10% by weight present wet pulp @@ @@ a first mechanical separation step, the @nem Pressing process, is subjected, thereby @@ @nne that contained in the wet pulp @ is @ anchored before the first mechanical separation step.

@ @all @@@ en according to claim 1, characterized in that the @ first mechanical separation step with one for loosening the saccharification the Re @ ä k @ resulting water-soluble products of genetically modified solvents are added and then subjecting the mixture to a second mechanical separation step will.

3. The method according to claim 2, characterized in that the solvent Water is used.

4. The method according to claim 2, characterized in that a p @@ ares Solvents such as methanol, ethanol, isopropanol der @ er @@. @ is used.

@an according to claim 4, characterized in that the recovered solvent separated from the press cake in the second separation step and again for processing what occurs in the first mechanical separation step Press cake is used.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that after the saccharification an at least partial sugar conversion is carried out will.

7. The method according to claim 6, characterized in that the sugar conversion consists of a mistake.

8. The method according to claim 6, characterized in that the sugar conversion consists of anaerobic alcohol production.

9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that that the sugar conversion takes place before the first mechanical separation step.

10. The method according to claim 9, characterized in that before the Sugar conversion is used to dissolve the residual starch resulting from the saccharification A suitable solvent is added to water-soluble products.

11. The method according to any one of claims 6 to 8 and claim 2, characterized characterized in that the sugar conversion after the first and before the second mechanical Separation step on the press cake obtained in the first mechanical separation step is carried out.

12. The method according to claim 11, characterized in that the sugar conversion before mixing the first mechanical separation step Press cake takes place with the solvent.

13. The method according to claim 11 and 3, characterized in that the sugar conversion after mixing in the first mechanical separation step resulting press cake takes place with the solvent.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the saccharification of the residual starch takes place at a temperature of about 600C.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the mechanical separation step or the mechanical separation steps at a Temperature of approx. 60 to'1000C takes place or takes place.

16 The method according to any one of claims 2 to 15, characterized in that that the solvent is added at a temperature of about 60 to 1000C.

17. The method according to any one of claims 2 to 16, characterized in that that the pulp in the first mechanical separation step to a dry matter content from approx. 20 to 25% by weight and in the second mechanical separation step to a dry matter content from approx. 40 to 45 wt. -8 is dewatered.