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" PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE L'AMIDON ET
DES SOUS-PRODUITS DU MAÏS CARLG PA @DL AU
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Cette invention est relative à la fabrication de /1 :, l'amidon et des sous- produits du maïs par le procédé tnne) mouillé- et a pour objet certains perfectionnements adaptés particulièrement ( mais non nécessairement dans tous les as ) à unfoyatomo e.t'.ta.en d'amidon du fermé dans lequel il ne sort pas d'eau du système , à 1 l'exception de celle qui transfère les éléments solubles des bacs de trempage à l'évaporateur et de celle qui est absorbée par les éléments solides retirés du système :ger mes, son, gluten et amidon.
En particulier, l'invention envisage la centri- fugation des mélanges d'amidon , de gluten et d'eau pour
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séparer l'amidon du gluten par un procédé nouveau destiné à être substitué aux opérations habituelles effectuées sur les plans ou tables de décantation.
Cette substitution apporte plusieurs avantages : une grande économie est effec tuée dans le temps nécessaire et l'encombrement en surface , la décantation sur tables étant une opération lente et qui exige beaucoup de place ; il est possible de manutentionner les liquides à une température plus élevée que dans les opérations sur tables, ce qui tend à réduire au minimum l'activité micro - organique et à diminuer notablement les effets de cette activité, et les produits en résultant, qu'on retrouve dans les amidons ordinaires à titre d'impuretés ; finalement, le lavage de l'amidon est facilité et les quantités d'eau et l'équipement de filtration utilisés pour cette opération sont réduits au minimum .
De plus , la liqueur dont le gluten doit être séparé par décantation étant plus concentrée en cette substance, l'équipement de décantation nécessaire est moindre.
De préférence, la centrifugation est réalisée dans une série de turbines disposées suivant le principe du contre- courant, l'eau fraîche étant introduite dans la dernière turbine et transférée d'une opération à la suivante en sens inverse du mouvement de l'amidon. Par " eau fraîche " on entend toute eau ayant une teneur en éléments solubles ou impuretés beaucoup plus faible que les eaux de traitement circulant dans l'installation . Le terme est nécessairement relatif, étant donné que la plupart des eaux dont on dispose pour des usages industriels contiennent un peu d'éléments solubles.
De préférence, la centrifugation entraine l'intro -
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duction d'eau fraîche dans la zone de la turbine où se trouve l'amidon. Il en résulte une accumulation finale d'élé- ments solubles et d'autres impuretés dans le gluten, alors que l'amidon quitte la dernière des opérations centrifuges @ à un état d'assez grande pureté. Toutefois, l'amidon peut aussi être lavé subséquemment de la manière usuelle dans un ou plusieurs filtres de déshydratation et de lavage ou d'au- tres filtres.
De préférence, avant de soumettre le mélange d'amidon, de gluten et d'eau aux opérations de centrifugation on concentre ce mélange en en éliminant une partie de l'eau et, par conséquent, la séparation réalisée dans les machines centrifuges est effectuée sur une liqueur beaucoup plus dense que cela est possible dans les opérations de décantation à l'aide de tables. En opérant la centrifugation sur une liqueur d'amidon dont la densité est beaucoup plus élevée que celle des liquides arrivant des opérations de séparation, on réalise une économie dans l'équipement centrifuge, qui est cher et dont le fonctionnement est relativement coûteux; mais., ce qui est peut - être plus important, on améliore et facilite la séparation entre l'amidon et le gluten.
Les liquides de plus grande densité peuvent être retenus dans la turbine pour permettre à la séparation d'être effectuée avec des orifices d'échappement qui sont plus grands et moins sujets à être obstrués que ceux exigés dans le cas d'un liquide de faible densité. Les courants de liqueurs d'amidon combinés obtenus dans les procédés antérieurs donnent ordinairement une liqueur dont la densité est comprise entre 1,0359 et'1,0510.
La pré- sente invention envisage la centrifugation d'une liqueur d'amidon concentrée à une densité d'environ 1,1253 . Lorsqu'une
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série de turbines sont utilisées avec la disposition à contre - courant, ainsi qu'il est préférable, on peut réaliser les opérations de centrifugation de façon que la densité du courant inférieur, c'est-à-dire du courant véhiculant l'amidon, augmente degré par degré d'une turbine à la suivante.
Comme résultat de cette séparation à haute densité, en comparaison avec le dépôt sur tables, la quantité d'eau du courant supérieur de gluten, c'est-à-dire l'eau éliminée du gluten après que la séparation de l'amidon a été effectuée, est grandement réduitr, de sorte que toute cette eau du courant supérieur de gluten peut être ramenée au trempage. En fait, la quantité d'eau de gluten peut être insuffisante pour le trempage et, dans ce cas, il devient possible de retirer une quantité supplémentaire d'eau de traitement du système en la transférant des bacs de trempe à l'évaporateur.
Un des buts plus particuliers de cette invention est de perfectionner le système de fabrication d'amidon faisant l'objet du brevet français ? 754.127 du 11 avril 1933 , qui est lui-même un perfectionnement au système fermé de
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<<f f , jD fabrication d'amidon l"w ' faisant l'objet du brevet français iq' 632.712 du 13 avril 1927. Dans ce dernier système, l'eau de trop- plein au gluten est utilisée en partie dans les bacs de trempe, la majeure partie étant toutefois ramenée / aur':l1stème fe.8:Fi8Iiirti8R 8-1i ID81ÜllS, c'est-à-dire aux opéra- .d. tions grâce auxquelles le mélange d'amidon et de gluten est séparé des germes et du son.
Le système du brevet français N 632.712 précité est un système fermé ( dans le sens défini plus haut ) en vertu de certaines dispositions grâce auxquelles le volume d'eau fraîche utilisé pour le lavage est suffisamment diminué pour permettre à toute l'eau de lavage
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f/ 1 de l'amidon d'être ramenée au .ealls8 do :f1n'içt?":'i9:a d'amidon a môil18, indépendamment du retour, à ces salles et aux bacs de trempe, de toute l'eau de trop- plein du gluten.
La ¯ , réutilisation l'eau trop-plein gluten dans lel réutilisation dé l'eau de trop-plein du gluten dans le.ce- ,n¯L.,,; ., ^.; .,., d'aniàon m mouillé présente toutefois certains inconvénients dûs au fait que l'activité micro- organique , .. régnant dans le système augmente comme résultat du retour de m+m% cette eau, dont une partie peut être recyclée indéfiniment et qui possède une teneur en impuretés plus élevée que l'une quelconque des autres eaux du procédé. Toutes les eaux du procédé contiennent des micro- organismes et les produits de l'activité de ces micro- organismes constituent une partie des impuretés qu'on trouve dans l'amidon et, si les eaux sont remises en circulation d'une façon répétée dans une partie quelconque du procédé, ces impuretés micro- organiques se multiplient de nombreuses fois.
En raison du caractère col- loidal des impuretés d'origine micro- organique, il est particulièrement difficile d'éliminer ces impuretés par les procédés ordinaires de filtration de l'amidon. Dans tous les cas, il est évidemment avantageux de faire en sorte que le
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YM4> système de fabrication d'amidon/au mouille soit aussi stérile 4tMM< que possible; et il est aussi avantageux de réduire au mini- mum l'emploi des agents ( chaleur et S02 ) ordinairement utilisés pour réprimer l'activité micro- organique.
Le maintien d'un système relativement stérile est facilité par toute manipulation à laquelle le maïs est susceptible d'être soumis dans le procédé et grâce à laquelle la circulation de l'eau dans une partie quelconque du système, de même que l'accumulation qui en résulte des micro- organismes avec leurs impu- retés, est réduite au minimum ; les substances solubles en-
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t retenant la vie micro- organique sont concentrées dans certaines des liqueurs du procédé, en tant que cela est possible, et ces liqueurs riches en impuretés micro- organiques et en éléments solubles sont utilisées pour la trempe du maïs;
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et lorsqu'il reste, pour la réutilisation dans le système /.M<( de fabrication d'amidon/au " , des eaux de traitement 'MMit dont la teneur en impuretés solubles est moindre, mais variable, il convient que les liquides ayant la teneur en impuretés solubles la plus élevée soient réutilisés dans lez / - tmu. en un point aussi voisin que possible de l'extrémité d'entrée ou de tête dudit système, afin qu'ils ne restent dans ce système que le minimum de temps possible.
La présente invention a pour objet la fabrication de l'amidon à partir du mais par un procédé dans lequel ces principes sont observés et mis en pratique dans la mesure maximum.
Le procédé du brevet français ? 754.127 précité est basé sur la découverte qu'il est possible, par une séparation à l'aide de tables de décantation, de séparer des magmas d'amidon et de gluten possédant des densités beaucoup plus élevées que ce qui avait été considéré comme possible jusqu'à ce jour, de façon à diminuer le volume d'eau du courant supérieur de, gluten de telle manière qu'on puisse ramener cette eau entièrement aux bacs de trempe. La présente invention envisage l'amélioration de ce procédé en effectuant, au lieu des opérations de décantation stables, suivies d'un enlèvement de l'amidon des tables par un courant de liquide de balayage, une série d'opérations de centrifugation auxquelles on soumet le mélange d'amidon et de gluten, de préférence sous des densités encore plus élevées.
Suivant la présente
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invention ( comme dans le brevet français ? 754.127 pré- cité), l'eau du procédé contenant la quantité maximum d'im- puretés, c'est-à-dire l'eau de gluten, est entièrement rame- née aux bacs de trempe. Les autres eaux du procédé contenant des quantités d'impuretés plus faibles -- les impuretés étant approximativement mesurables par la teneur en éléments solubles -- sont réutilisées dans les stades du traitement qui succèdent au trempage, et les éléments solubles sont retirés de ces stades, en vue de leur extraction dans un ordre correspondant à leurs impuretés, c'est-à-dire à leurs teneurs respectives en éléments solubles,
les liquides dont la teneur en éléments solubles est relativement élevée étant utilisés dans les stades voisins de l'extrémité de tête ou d'entrée du système ( on entend par là le point d'introduc- tion du mais ) et les liquides de teneur moindre en éléments solubles étant utilisés à l'extrémité de sortie du système ; ceci dans le but de réaliser le principe général du retour progressif des eaux du procédé au système en des points voi- sins de la sortie finale du système ( les bacs de trempe ) dans la proportion des quantités d'impuretés que contiennent ces eaux. Ces buts sont réalisés dans le procédé qui vient d'être décrit à un degré plus grand et en amenant moins d'eau aux évaporateurs.
On a représenté certains modes de réalisation préférés de l'invention sur les dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est un schéma de circulation représentant une application des principes de l'invention.
Fig. 2 est un schéma de circulation partiel et représente une modification du système centrifuge de la fig.1.
Fig. 3 est un schéma représentant les opérations
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d'une seule turbine centrifuge.
Fig. 4 représente un schéma de circulation d'un procédé modifié.
Fig. 5 est un schéma analogue représentant un autre mode de réalisation dans lequel le filtre à amidon est supprimé, la purification de l'amidon étant réalisée dans le système centrifuge.
Fig. 6 est un schéma représentant une autre variante.
Fig. 7 représente la circulation des liquides dans le système centrifuge, et plus spécialement dans le système de la fig. 1 .
Il est bien entendu que, dans le but de simplifier les dessins, ceux-ci représentent des unités aux endroits où, dans la pratique, on utiliserait des batteries de ces unités, par exemple des batteries de bacs de trempe, de tamis, etc.
Le représentation des machines est purement schématiques On peut utiliser tout appareil approprié pour réaliser les stades représentés du traitement.
Les bilans d'eau spécifiés dans la description qui suit sont basés sur les volumes d'eau présents mesurés en litres par quintal de maïs broyé. Les chiffres indiqués doivent être considérés comme représentant un bilan d'eau pratique. Ils peuvent varier considérablement pour différentes installations. Le but visé est de réutiliser dans le système toutes les eaux du procédé à l'exception de l'eau de trempage, évaporée en vue de récupérer les éléments solubles, et des quantités d'eau relativement faibles qui sortent du système avec les éléments solides.
Toutefois, il serait évidemment possible d'obtenir
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certains des avantages de l'invention à l'aide de disposi- tions qui pourraient entraîner le rejet de petites quantités de l'eau du procédé aux égouts, mais cette façon d'opérer aurait l'inconvénient d'une perte d'éléments solubles et d'un risque de pollution de cours d'eau.
Les conduits reliant entre eux les dispositifs énumérés ci-après seront appelés " tuyaux ", bien que, dans certains cas, ces conduits puissent être des auges transpor- teuses ou d'autres moyens de transport.
Mode opératoire selon la fig. 1 : Le maïs contenant
19,5 litres d'eau pénètre dans le système de trempage! en 10.
Par un tuyau 11 on retire de ce système 84 litres d'eau de trempe qui sont conduits à l'évaporateur où cette eau est évaporée à un degré suffisant pour être mélangée avec du son et du gluten en vue de la fabrication d'un produit pour l'ali- mentation des bestiaux. De cette manière ou d'autres manières convenables, les éléments solubles du mais, qui sont en grande partie extraits du maïs dans le trempage, sont récupérés.
Le maïs trempé, contenant 75 litres d'eau, passe par un tuyau 12 dans un broyeur B dans lequel il subit un premier broyage grossier. La matière broyée passe par un tuyau 13 dans un séparateur de germes C, d'où les germes sont recueillis par flottage pour se rendre par un tuyau 14 au la- veur de germes D , Le lait d'amidon ( amidon, gluten et eau ) revient du.laveur D par un tuyau 15 au séparateur C pour fournir le liquide de la densité nécessaire pour effectuer la séparation entre les germes et le reste du maïs. Les germes lavés sont retirés du laveur de germes, en 16 , avec 7,5 litres d'eau. Le maïs dégermé estbtransféré du séparateur 0 à des tamis grossiers E par un tuyau 17. Le refus des tamis gros-
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siers E passe par un tuyau 18 à un broyeur G.
Le lait d'amidon passe par un tuyau 19 à des tamis fins F ,dont les refus, ou gruaux, passent par un tuyau 20 au broyeur. Les courants réunis 18 et 20 allant au broyeur contiennent 108 litres d'eau. Le lait d'amidon traversant les tamis fins F passe dans un tuyaux x ( allant aux turbines ). Ce courant contient 102 litres d'eau ainsi que de l'amidon, du gluten, des éléments solubles et des colloides en suspension et est pratiquement exempt de son et de fibres. Les gruaux et les particules de son pénètrent dans le broyeur G y sont broyés aussi finement que possible. La matière broyée passe par un tuyau,21 dans le premier laveur H , composé ordinairement de tamis rotatifs à toile de cuivre et secoueurs à travers lesquels la matière passe successivement.
Les grosses particules de son contenant 6 litres d'eau sortent du système en 22.
La majeure partie de l'eau du premier laveur de particules de son, qui contient de l'amidon, du gluten et un peu de fines particules de son et dont le volume est 235 litres, passe par un tuyau. y du premier laveur aux tamis d'égouttage J. Le refus de ces tamis, contenant 67,5 litres d'eau, passe par un tuyau 24, au second laveur K , composé ordinairement de blutoirs rotatifs ou secoueurs garnis d'une toile à bluter. Les fines particules de son, contenant 4,5 litres d'eau, sortent du système en 25.
Dans le mode de réalisation représenté, le lait d'amidon ( 168 litres ), quittant les tamis d'égouttage J , passe par un tuyau 1 à un appareil de concentration ou déshy- drateur L qui peut consister en un filtre à vide, un bac de décantation ou un autre dispositif propre à retirer de ce liquide, par un tuyau 26,142,5 litres d'eau, qui sont utilisés
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dans le laveur de germes comme liquide de lavage.
Le mélange concentré, transféré du déshydrateur L à un prolongement du tuyau y, contient 25,5 litres d'eau et est mélangé avec le lait d'amidon du tuyau x , 'Le lait d'amidon du second laveur K, contenant 177 litres d'eau, passe par un tuyau z à un déshydrateur M dans lequel son volume est réduit à 13,5 litres par l'éli- mination de 163,5 litres, qui quittent le déshydrateur M par un tuyau 27, 133,5 litres se rendant au premier laveur H et 30 litres se rendant par un branchement 28 au second la- veur K.
Les courants réunis x,y, z, contenant 141 litres d'eau et ayant une densité approximative de 1,1253 ( à 15,6 ), pénètrent dans la première des turbines N. Trois turbines sont représentées, mais ce nombre pourrait évidemment être augmenté ou diminué. Le courant inférieur de la turbine N, c'est-à-dire le liquide véhiculant la matière solide la plus lourde, qui est l'amidon, passe par un tuyau 29 à la tur- bine 0. Ce courant peut contenir 114 litres d'eau. Le cou- rant inférieur de la turbine 0, passant à la turbine P par un tuyau 30, peut contenir 96 litres d'eau, et le courant inférieur quittant la turbine P par un tuyau 31 peut contenir 84 litres d'eau, de sorte que le courant d'amidon du système centrifuge aura une densité de 1,1804 environ.
L'opération centrifuge entière est par conséquent réalisée sur des li- quides dont la densité est beaucoup plus élevée que celles qui étaient habituelles ou possibles dans les opérations de décantation sur tables. Pendant de nombreuses années, on a habituellement effectué la décantation sur tables sur une liqueur d'amidon ayant une densité de 1,0359 à 1,0510. Le
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brevet français N 754.127 précité effectue une décantation sur tables en travaillant sur des liqueurs de densités pouvant s'élever jusqu'à 1,0996 ou 1,1079.
Bien entendu, en effectuant la séparation entre l'amidon et le gluten sur une liqueur de densité plus grande, on réduit proportionnellement la quantité d'eau finalement éliminée du gluten -- et ce sera l'eau du procédé la plus riche en éléments solubles --. Dans le système du brevet français ? 754. 127 précité, la décantation sur tables opérée sur une liqueur dont la densité est comprise entre 1,0953 et 1,0996 permet le retour de toute l'eau au gluten aux bacs de trempe, ainsi qu'il est désirable, et de retirer de ces bacs environ 105 litres d'eau. La disposition suivant l'invention permet de ramener toute l'eau au gluten aux bacs de trempe en ne retirant de ceux-ci que 84 litres d'eau, ce qui réalise une économie à l'évaporateur.
On peut diminuer encore ce volume de 84 litres d'eau en concentrant davantage le lait d'amidon jusqu'à une densité supérieure à 1,1253. Une bonne séparation centrifuge entre l'amidon et le gluten a été effectuée sur un lait d'amidon pénétrant dans le système centrifuge avec une densité aussi élevée que 1,1521. L'utilité d'une telle réduction complémentaire de l'évaporation dépend du coût des calories utilisées pour effectuer l'évaporation dans toute usine donnée en comparaison avec le coût qu'entraîne l'élimination des éléments solubles des matières après le trempage lorsque les éléments solubles que contient le maïs quittant les bacs de trempe sont présents en plus grande proportion comme résultat de la réduction de l'eau destinée à l'épuisement dans le trempage.
L'amidon retiré du système centrifuge par un tuyau 31 peut être transféré directement à la raffinerie, si l'amidon
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doit être converti en glucose ou sucre d'amidon; ou peut être déshydraté dans lenfiltre Q, comme représenté, et le cas échéant lavé avec de l'eau fraîche dans ce filtre. On peut utiliser tous genres de filtres convenables tels que les filtres du type à déplacement soumis à un vide ou à une pression. L'eau fraîche arrivant par le tuyau 32 pénètre dans le filtre par un tuyau de branchement ±±, 46,5 litres d'eau étant utilisés. L'amidon lavé s'échappe par un tuyau 34 et contient 46,5 litres d'eau.
Le filtrat combiné ( l'eau sortant du cycle de déshydratation ) et l'eau de lavage, soit 84 litres, sont retirés du filtre par un tuyau 35 et conduits au dernier laveur, ce qui représente un volume de 114,litres avec la quantité d'eau transférée du second déshydrateur M au dernier laveur.
Le.fonctionnement des turbines est basé sur le principe de la séparation du mélange d'amidon, de gluten et d'eau 'en mélanges distincts d'eau- amidon et d'eau-gluten, qui sont chacun retirés de la machine sous forme de liquides.
De plus, on introduit de l'eau fraîche dans les turbines de manière à concentrer les éléments solubles et d'autres impuretés du courant supérieur ( courant au gluten ), de sorte que le courant à l'amidon sortant.du système centrifuge ne contient qu'une 'faible quantité d'éléments solubles et d'autres impuretés. Pour effectuer cette opération, on introduit l'eau fraîche dans la zone à amidon de la turbine, c'est-à- dire dans l'espace de la turbine qui contient l'amidon du dernier stade de l'opération centrifuge. Ceci dilue progressivement le courant inférieur à mesure que la matière passe d'une turbine à la suivante, d'où il résulte que les éléments solubles et autres impuretés sont contraints à passer dans
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le courant supérieur.
Il semblerait qu'il y ait en réali- té dans cette opération un peu plus qu'une simple dilution.
Il semble que l'eau se comporte à la façon d'un agent de déplacement, étant donné que la proportion entre les éléments solubles du courant supérieur et ceux du courant inférieur ne peut pas mathématiquement être expliquée uniquement par la dilution. Ceci ressort du schéma de la fig. 3. Toutefois, avant de discuter ce point, il y a lieu de noter que, dans la disposition du bilan d'eau de la fig. 1, 93 litres d'eau fraîche passent par le tuyau de branchement dans la troi- sième turbine P. Le courant supérieur passant de la turbine P à la turbine 0 par le tuyau 37 contient 105 litres, et le courant supérieur passant de la turbine 0 à la turbine! par le tuyau 38 contient 123 litres. Le courant supérieur de la première turbine représente 150 litres qui passent par le tuyau .22. au décanteur de gluten R.
Le gluten se dépose au fond du décanteur et l'eau ( 70,5 litres ) est retirée par un siphon et envoyée par un tuyau 40 au système de trempage A.
Le gluten passe par un tuyau 41 dans le filtre- presse S dans lequel on en extrait une nouvelle quantité d'eau qui, à rai- son de 69 litres, passe par le tuyau 42 et le tuyau 40 dans les bacs de trempe, ce qui porte le volume d'eau riche en éléments solubles envoyé à ces bacs à 139,5 litres. Cette eau riche en éléments solubles, qui contient plus d'éléments so- lubles et plus d'impuretés que n'importe quelle autre des eaux du procédé , est par conséquent retirée du système directement par les bacs de trempe sans qu'il en soit ramené
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aucune partie/au 6yertàme dû fabni-oation è.'Qmi8.8:a 8.11 Muille.
/,tt-Le gluten quitte le filtre- presse en avec 10,5 litres 43 d'eau. L'eau de traitement du premier déshydrateur L ( courant
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y) est la seconde des eaux les plus riches en éléments solubles et en impuretés. L'eau est soumise au lavage des germes, opération qui fait directement suite au trempage.
Le courant contient la troisième des eaux les plus riches en éléments solubles. Ce courant est envoyé dans une mesure aussi grande que possible au premier laveur et le reste au second laveur. L'eau de lavage d'amidon que contient le tuyau 35 est utilisée dans le second laveur . Elle contient la plus petite quantité d'éléments solubles et d'impuretés.
Comme résultat de ces dispositions, les quantités les plus grandes d'éléments solubles et d'impuretés quittent le procédé immédiatement en passant par les bacs de trempe
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/* 'fML -dl6 sans aucune remise en circulation à travers le7SJ I3Bem.G il" j ..w.u, )4- f&B:d8&"6isE. en Les autres eaux du procédé sont réutilisées dans ceatèm8, mais y pénètrent en des points'qui sont plus rapprochés ou plus éloignés de leur point z < - de sortie finale, selon la quantité d'éléments solubles et d'impuretés qu'elles contiennent.
Si, dans des circonstances quelconques, il n'est pas recommandable de centrifuger le mélange d'amidon, de gluten et d'eau aux densités indiquées, on peut diluer ce mélange en déviant une partie de l'eau de lavage d'amidon du tuyau 35 par un tuyau 44. Ce tuyau, indiqué en pointillé, va de la turbine P au tuyau 36. Bien entendu, ceci entrainerait un ajustement des autres chiffres du bilan d' eau.
La fig. 3 est un schéma représentant le fonctionnement d'une des turbines. Les chiffres donnés pour l'eau dans la description qui précède sont arbitraires et ne correspon- @ dent pas aux chiffres applicables à l'une quelconque des turbines de la fig. 1. L'hypothèse sur laquelle est basé
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l'exemple est qu'on utilise de l'eau fraîche dans une turbine alimentée d'un mélange d'amidon, de gluten et d'eau qui contient une quantité d'éléments solubles approximativement égale à celle du courant pénétrant dans la turbine,N.
En d'autres termes, dans le mode opératoire particulier dont un exempt est donné par le schéma et qui sera décrit ciaprès l'effet est exagéré pour mieux faire comprendre le principe qui intervient, comme ce serait le cas si l'on utilisait une seule turbine au lieu d'une série de turbines dans une disposition en contre- courant.
Opération de centrifugation. Sur le schéma de la fig. 3 a désigne le courant d'entrée d'amidon, de gluten, d'eau et d'éléments solubles dans la turbine, contenant 169,5 litres par quintal de maïs broyé et 14,4 g d'éléments solubles par litre ( la densité étant approximativement 1,l096 ). Ce courant est divisé dans la turbine en un courant inférieur b d'amidon ( 60 litres ) et en ur courant supérieur c de gluten ( 109,5 litres), la teneur en éléments solubles étant bien entendu de 14,4 g par litre. Le courant d'eau fraîche, indiqué en d, comprend 147 litres et contient 0,76 g d'éléments solubles par litre. Ce courant d'eau fraîche est réuni, au courant d'amidon b de la turbine , et les courants réunis sont soumis à la force centrifuge en e.
L'amidon quitte la turbine par un courant f, contenant 127,5 litres d'eau et 4,1 g de substance soluble par litre, la densité étant approximativement 1,1331. Le gluten séparé en e est indiqué par un courant ± de 79,5 litres contenant 5,6 g dléments solubles par litre et rejoint le courant de gluten principal c, les courants réunis h contenant 189 litres d'eau et 10,7 g d'éléments solubles par litre.
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Ces chiffres sont ceux de l'expérience'réelle, et étant donné que la teneur en éléments solubles par litre du courant h devrait être 8 g au lieu de 10,7 g selon le principe de la dilution, il est évident que l'introduction d'eau dans la zone du courant inférieur doit agir sur le principe du déplacement .
L'invention ne comprend pas la turbine en soi.
Des machines établies de façon qu'elles puissent fonctionner de la façon décrite sont connues et à la disposition du fa- bricant.
On se référera maintenant à la fig. 7, qui montre le courant des liquides traversant le système centrifuge de la fig. 1, comme décrit précédemment. La liqueur d'àmidon arrivant par les tuyaux x,y et z pénètre dans la turbine N, qui peut être de toute construction convenable, et le, courant supérieur ( gluten et eau ) sort de cette turbine pour se rendre par un tuyau 39 au décanteur de gluten R. Dans le cas de chacune, des turbines, a désigne la zone du courant inférieur, b la zone du courant supérieur, la plus rapprochée de la ligne axiale de la machine et c le bol rotatif de la turbine.
Le courant supérieur de la turbine . passe par le tuyau 37 à la turbine 0 et le courant supérieur de la turbine 0 passe par le tuyau 38 à la turbine N. De l'eau fraîche pénètre dans la zone de courant inférieur a de la turbine P par des tuyaux 32 et 36. Le courant inférieur sortant de la turbine P passe par un tuyau 31 au filtre d'amidon Q qui re- çoit l'eau fraîche par un tuyau 33 et duquel l'amidon lavé sort en 34. Le courant supérieur de la turbine P pénètre dans .la zone a du courant inférieur de la turbine 0; de même, le courant supérieur de la turbine Ô passe par le tuyau 38 à la
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zone a du courant inférieur de la turbine N. Le filtrat du filtre à amidon passe par le tuyau au dernier laveur.
Cette disposition perfectionnée par laquelle l'eau fraîche, ou le courant supérieur d'une turbine, est introduite dans le courant inférieur d'une autre turbine placée en amont de la série de turbines, de préférence celle située directement en amont, a pour effet de séparer dans une grande mesure des éléments solubles d'avec le composant de courant inférieur le plus lourd ( l'amidon ) du mélange et d'effectuer la concentration progressive en éléments solubles du composant le plus léger ( le gluten ) du courant supérieur.
Appliqué à l'opération d'obtention d'amidon de mais ou autres matières contenant de l'amidon, le système effectue une purification de l'amidon, pendant sa séparation d'avec le gluten, ce qui facilite son lavage et rend possible d'utiliser moins d'eau fraîche pour le lavage, de sorte qu'il est possible de diminuer le volume de l'eau de trempage retirée à l'autre extrémité du système tout en augmentant la concentration de cette eau. Bien entendu, le systeme centrifuge qui vient d'être décrit peut être appliqué pour la séparation de mélanges d'éléments insolubles légers et lourds autres que l'amidon et le gluten lorsque les mélanges de ce genre contiennent des substances solubles qu'il est avantageux de,séparer des composants insolubles les plus lourds et de concentrer avec les composants les plus légers du mélange.
Une modification du système centrifuge est représentée sur la fig. 2. Le but de cette modification est d'assurer une élimination encore plus complète des éléments solu-
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bles pendant l'opération réalisée dans le système centrifuge, afin de permettre de diminuer encore l'équipement de filtra- tion ou d'effectuer une purification plus complète de l'amidon en réduisant au minimum la circulation intérieure des éléments solubles dans le système centrifuge et en utilisant une quan- tité d'eau plus grande, l'excès étant de l'eau de lavage tirée du filtre et dont la teneur en éléments solubles est faible.
Mode opératoire selon la fig. 2. Ceux des appareils, tuyaux, etc., qui sont les mêmes que ceux de la fig. 1 ont été désignés par les mêmes lettres et nombres. Le lait d'ami- don, contenant 141 litres ayant une densité approximative de 1,1253, pénètre dans la turbine N par le tuyau x. Le courant inférieur est le même, excepté que les quantités restent cons- tantes au lieu d'être diminuées d'une turbine à la suivante comme sur la fig. l, ce qui donne une densité de 1,1340 pour la liqueur allant au filtre 9.. Le courant d'eau de lavage de la turbine 9 est composé de 93 litres d'eau fraîche et de 40,5 litres de filtrat d'amidon, qui arrivent à la turbine par le branchement 45 du tuyau 46 et qui contiennent 124,5 litres d'eau de lavage provenant du filtre.
Le courant supérieur de 133,5 litres quittant la turbine 9 par le tuyau 47 se divise, 49,5 litres se rendant par le tuyau 47 pour rejoindre 84 li- tres passant dans le tuyau 46 et se rendre par ce tuyau à la @ seconde turbine, où 84 litres passent directement dans la pre- mièreturbine N par le tuyau 48 sans passer par la turbine 0 .
Le courant supérieur de la turbine 0, quittant celle-ci par le tuyau 49 et contenant 133,5 litres, se divise, 84 litres allant au dernier laveur et 49,5 litres par un tuyau 50 qui rejoint le tuyau 48, ce qui donne un courant de 133,5 litres pour la première turbine N. Il ressort de la fig. 1 que, dans
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le système centrifuge à contre- courant, les éléments solubles ont tendance à établir des cycles intérieurs qui augmentent dans une certaine mesure la quantité d'éléments solubles des courants inférieurs ( ou courants d'amidon ) obtenus.
En d'autres termes, une partie des éléments solubles passant de la turbine 0 à la turbine N, par exemple, par le tuyau 38 repassera à la turbine 0 par le tuyau 29. De la même façon, il se produira jusqu'à un certain point un cycle intérieur des éléments solubles entre les turbines 0 et P. La disposition de la fig. 2 réduit au minimum cette tendance à des cycles intérieurs. Le courant inférieur 29 allant de la turbine N à la turbine 0 aura une teneur relativement élevée en éléments solubles en raison de la concentration de la liqueur en éléments solubles dans N.
Toutefois, dans ce cas, les éléments solubles provenant de 0 sont en partie transférés au dernier laveur, une partie seulement du courant supérieur, celui passant par le tuyau 50, avançant à la première turbine N, celle-ci étant alimentée en eau de lavage provenant de cette source et du courant supérieur de la turbine P par les tuyaux 47 et 48 . De plus, la quantité d'eau utilisée dans les opérations de centrifugation est plus grande, de sorte que le courant inférieur d'amidon final quittant le système tend à posséder une teneur moindre en éléments solubles. Ceci entraîne la sortie d'un plus grand volume de filtrat du filtre , mais ce filtrat supplémentaire est réutilisé dans le système centrifuge de la façon décrite .
En d'autres termes, au lieu d'envoyer le filtrat d'amidon et l'eau de lavage directement au dernier laveur comme dans la fig. l, ce liquide est distribué entre les troisième et seconde turbines, et un prélèvement équivalent de la seconde turbine 0 est envoyé au
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dernier laveur, ce qui permet au courant supérieur de la troisième turbine de passer directement à la première turbine et a comme résultat qu'on utilise, dans cette dernière, une eau de lavage plus pure que le courant supérieur de la seconde turbine.
Une autre modification est représentée par la fig. 4 dans laquelle ceux des appareils et tuyaux qui correspondent à la fig. 1 ont été désignés par les mêmes références Dans ce procédé, la quantité d'eau fraîche est augmentée, ce qui effectue un accroissement correspondant des volumes retirés et une dilution résultante des magmas dans toutes les parties du système, cette modification entrainant certains changements dans les communications centrifuges. On supposera que le mais pénètre dans le système avec la même teneur en humidité et que les germes, le son, le gluten et l'amidon en sortent avec le même pourcentage d'eau absorbée. L'avantage de ce système réside dans la séparation de l'amidon et du gluten.
La séparation est meilleure que celle obtenue avec le procédé de la fig. 1 , mais la concentration en éléments solubles du. courant supérieur à eau de gluten n'est pas aussi effective.
Mode opératoire selon la fig. 4.- L'installation est la même que celui de la fig. l, le schéma se lisant de haut en bas en passant par le dernier laveur. Un seul déshydrateur est utilisé, bien que ceci soit facultatif, cet appareil ayant été désigné par L' . Il reçoit 216 litres de lait d'amidon arrivant du dernier laveur K par un tuyau z, 60 litres par un tuyau de branchement. 21 du tuyau 1. et 9 litres par le tuyau 52 par lequel le courant supérieur sort de la seconde turbine 0. Ces volumes de liqueur sont concentrés
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pour donner 28,µlitres qui, avec 45 litres arrivant par le tuyau et 120 litres passant dans le tuyau x, donnent 193,5 litres allant à la turbine N, la densité étant d'environ 1,1040.
Le courant inférieur passant par le tuyau 29 comprend 142,5 litres et celui passant par le tuyau comprend 135 litres. La liqueur d'amidon retirée par le tuyau 31 comprend 127,5 litres ayant une densité de 1,1297. L'accroissement de dilution créé dans le système centrifuge s'établit comme suit: Le tuyau 53 par lequel le courant supérieur quitte la turbine P est muni d'un branchement revenant à cette turbine et débitant 36 litres. De même, le tuyau 52 par lequel le courant supérieur quitte la turbine 0 est muni d'un branchement 55 qui ramène 37,5 litresà la turbine 0, 9 litres revenant au déshydrateur, comme mentionné précédemment, et 135 litres par le tuyau 56 à la première turbine N; le courant supérieur total de la seconde turbine comportant 172,5 litres.
Le courant supérieur quittant la première turbine par le tuyau 39 débite 186 litres, le volume ainsi retiré étant augmenté par rapport à celui de la fig. 1 comme il est dit plus haut. L'eau éliminé par le déshydrâteur L', soit 256,5 litres, passe par le tuyau 57,127,5 litres se rendant au laveur de germes, 120 litres se rendant par le tuyau de branchement 58 au premier laveur et 9 litres se rendant par le tuyau 59 au tuyau 35 qui va du fil- tre au second laveur.
Dans le système de la fig. 5, on n'utilise pas de filtre laveur d'amidon. La concentration élevée en amidon, c'est-à-dire le faible volume des seconde et troisième turbines, rend possible un faible volume d'eau de lavage. Ceci permet d'effectuer une telle distribution d'eau de lavage que tous les cycles intérieurs du système centrifuge sont évités; que tous
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les recyclages sont aussi évités dans les systèmes de lavage précédents; c'est-à-dire qu'aucune partie de l'eau retirée du laveur de fines part,icules de son n'est ramenée à ce laveur.
Aucune partie de l'eau retirée des tamis d'égouttage ou du laveur de grosses particules de son n'est ramenée à ce laveur.
L'amidon est purifié et les éléments solubles sont convenablement retirés dans le système centrifuge. Ce procédé est particulièrement destiné à la préparation de l'amidon pour la conversion, et le courant .d'amidon quittant la dernière turbine possède de préférence une densité suffisamment élevée pour voir être converti soit directement, soit après une dilution convenable.
Mode opératoire selon la fig. 5.- L'appareil peut être le même que l'appareil schématique de la fig. l, excepté que le filtre à amidon est supprimé et que certaines des communications tubulaires sont modifiées.
Un tuyau 60 aboutit au tuyau 40 débitant 142,5 litres d'eau extraite par le déshydrateur L, dont 30 litres se rendent aux bacs de trempage pour compenser l'insuffisance d'eau de courant supérieur du décanteur et de filtrat du filtre- pres-' se et dont 112,5 litres se rendent par le tuyau de branchement 61 du tuyau 60 au laveur de germes. Un tuyau 63 conduit 163,5 litres d'eau éliminés par le second déshydrateur M et destinés à se diviser, 133,5 litres allant au premier laveur et 30 litres au laveur de germes. 88,5 litres d'eau fraîche sont introduits dans la troisième turbine P par un tuyau 64 et un volume,égal pénètre par le tuyau de branchement 65 dans la seconde turbine 0.
Le courant supérieur de la troisième turbine P (88,5 litres) passe par le tuyau 66 directement ( sans passer par la seconde turbine 0) à la zone de courant inférieur de la première tur-
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bine N qui reçoit ainsi le courant supérieur, relativement pauvre en éléments solubles et en impuretés, arrivant de cette turbine P, Le courant supérieur de la turbine! (120 litres ) quittant cette turbine par le tuyau 22 possédera bien entendu la teneur maximum en éléments solubles. Ce courant va exclusi- vement aux bacs de trempage. L'eau qui est la seconde des eaux les plus riches en éléments solubles, c'est-à-dire celle arri- vant du premier déshydrateur L, est distribuée entre les bacs de trempage et le laveur de germes comme on l'a dit plus haut.
L'eau du second déhhydrateur M, dont le degré de concentration en éléments solubles est le troisième, est distribuée entre le laveur de germes et le premier laveur comme on l'a dit plus naut. Finalement, le courantbsupérieur de la seconde turbine, dont la concentration en éléments solubles est la plus faible, va au second laveur par le tuyau 67, son volume étant de 114 litres. La grande quantité d'eau fraîche utilisée dans la cen- trifugation et l'expédient consistant à transférer le courant supérieur de la troisième turbine à la première directement ( sans passer par la seconde ) et à ramener le courant supé- rieur de la seconde turbine àu procédé rendent possible de don- ner à l'amidonretiré en 31 de la troisième turbine un degré élevé de pureté.
La densité ( environ 1,1804 ) de cet amidon est telle que celui-ci peut être utilisé pour la conversion en glucose et par dilution convenable, pour la conversion en
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9'-10J? &191isl'i? wlZ.QVLZt/ ,
Dans la variante de la fig. 6, une partie de l'amidon est extraite par des séparateurs à gravité et conduite directement aux filtres, le reste du mélange allant aux turbines Ceci soulage l'équipement centrifuge du tiers environ de sa tâche en raison dela diminution du volume de liquide à centrifuger.
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Mode opératoire selon la fig. 6. - Des bacs de trempe aux tamis fins F et au broyeur G, l'appareil est le même que celui représenté schématiquement par la fig. 5 et n'a donc pas été représenté sur la fig. 6 .
Les lo2 litres de lait d'amidon quittant les tamis fins à gruau F ( courant x ) au lieu de passer directement aux turbines sont soumis à une séparation et à une concentration par gravité dans un appareil X dans lequel une partie considérable de l'amidon, soit 31,5 litres, est retirée. La pureté de l'amidon ainsi retiré est telle que cet amidon peut être transféré directement au filtre par un tuyau 68 . Le reste de l'amidon, du gluten et de l'eau ( 70,5 litres ) passe du séparateur X à la première turbine N directement par un tuyau 69,
De même, une partie de l'amidon, est extraite par un séparateur à gravité Y de la liqueur d'amidon sortant des tamis d'égouttage J ( courant ).
L'amidon extrait, contenant 31,5 litres, est conduit par un tuyau 70 et un tuyau 68 directement au filtre . Le reste du mélange, contenant 136,5 litres, est envoyé par un tuyau 71 à l'appareil déshydrateur L et conduit de là, après l'extraction de 123 litres ;d'eau, aux turbines, par les tuyaux 72 et 69. L'eau extraite est utilisée en partie ( 57 litres ) dans les bacs de trempage et en partie dans le laveur de fermes.
Les 177 litres de lait d'amidon arrivant du second laveur K ( courant z ) sont également soumis à l'action d'un séparateur à gravité Z. Etant donné que l'amidon extrait en ce point (18 litres ) contiendra une proportion relativement faible d'éléments solubles, on le conduit de préférence par un tuyau 73 directement au filtre final Q'. La liqueur res-
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tante d'amidon, de gluten et d'eau (159 litres ) est conduite par un tuyau 74 à un déshydrateur M et de là, après l'extraction de 153 litres d'eau, à la première turbine N. L'eau extraite est amenée par des tuyaux 63 en partie au premier laveur et en partie au laveur de germes D.
Les courants combinés de lait d'amidon (90 litres) et une partie considérable'de l'amidon retiré sont centrifugés et filtrés comme précédemment décrit, excepté, que dans cette modification, on a représenté deux filtres qui fonctionnent de la même façon ( excepté qu'un filtre a été supprimé) que celle précédemment décrite; l'eau de gluten du décanteur est ramenée aux bacs de trempage comme dans les procédés décrits au sujet des fig. 1, 4 et 5 .
L'utilisation d'une série de séparateurs à gravité, de déshydrateurs et de filtres est uniquement la disposition préférée de cette variante et, si nécessaire, on pourrait diminuer l'importance de cet équipement en combinant les courants x, y et z et en soumettant le courant combiné à l'action d'un seul séparateur à gravité, l'amidon extrait allant au même filtre et le lait d'amidon restant allant à un seul déshydrateur.
D'autres réalisations seront évidentes pour l'homze du métier et l'invention comprend toutes les modifications qui, sans sortir du cadre de l'invention, sont apportées aux systèmes typiques représentés.
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"IMPROVEMENTS IN THE MANUFACTURING OF STARCH AND
CARLG PA @DL CORN BY-PRODUCTS AT
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This invention relates to the manufacture of / 1:, starch and by-products of corn by the method tnne) wet- and relates to certain improvements particularly (but not necessarily in all cases) adapted to unfoyatomo e. t.ta.en of starch from the closed in which no water comes out of the system, with the exception of that which transfers the soluble elements from the soaking tanks to the evaporator and that which is absorbed by the solid elements removed from the system: ger mes, bran, gluten and starch.
In particular, the invention contemplates the centrifugation of mixtures of starch, gluten and water for
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to separate the starch from the gluten by a new process intended to be substituted for the usual operations carried out on the plans or tables of settling.
This substitution brings several advantages: a great saving is made in the time required and the space required on the surface, settling on tables being a slow operation which requires a lot of space; it is possible to handle liquids at a higher temperature than in table-top operations, which tends to minimize microorganic activity and significantly lessen the effects of this activity, and the resulting products, than found in ordinary starches as impurities; finally, the washing of the starch is facilitated and the quantities of water and the filtration equipment used for this operation are reduced to a minimum.
In addition, the liquor from which the gluten is to be separated by settling being more concentrated in this substance, the necessary settling equipment is less.
Preferably, the centrifugation is carried out in a series of turbines arranged according to the countercurrent principle, the fresh water being introduced into the last turbine and transferred from one operation to the next in the opposite direction to the movement of the starch. By “fresh water” is meant any water having a much lower content of soluble elements or impurities than the process water circulating in the installation. The term is necessarily relative, since most of the water available for industrial use contains some soluble elements.
Preferably, centrifugation leads to the intro -
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duction of fresh water in the area of the turbine where the starch is located. This results in a final build-up of soluble elements and other impurities in the gluten, as the starch leaves the last of the centrifugal operations in a fairly high purity state. However, the starch can also be subsequently washed in the usual manner in one or more dewatering and washing filters or other filters.
Preferably, before subjecting the mixture of starch, gluten and water to centrifugation operations, this mixture is concentrated by removing part of the water therefrom and, consequently, the separation carried out in the centrifugal machines is carried out on much denser liquor than is possible in settling operations using tables. By carrying out the centrifugation on a starch liquor whose density is much higher than that of the liquids arriving from the separation operations, a saving is made in the centrifugal equipment, which is expensive and whose operation is relatively expensive; but, perhaps more importantly, the separation between starch and gluten is improved and facilitated.
Higher density liquids can be retained in the impeller to allow separation to be effected with exhaust ports that are larger and less prone to clogging than those required for a low density liquid . The combined starch liquor streams obtained in the prior processes ordinarily give a liquor having a specific gravity between 1.0359 and 1.0510.
The present invention contemplates the centrifugation of a concentrated starch liquor to a density of about 1.1253. When a
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series of turbines are used with countercurrent arrangement, as it is preferable, centrifugation operations can be carried out so that the density of the stream lower, that is, of the stream carrying the starch, increases degree by degree from one turbine to the next.
As a result of this high density separation, in comparison with table deposition, the amount of water in the upper gluten stream, i.e. water removed from the gluten after the starch separation has been done, is greatly reduced, so that all this water from the upper gluten stream can be brought back to soaking. In fact, the amount of gluten water may be insufficient for soaking and, in this case, it becomes possible to remove additional amount of process water from the system by transferring it from the quench tanks to the evaporator.
One of the more specific aims of this invention is to improve the starch manufacturing system which is the subject of the French patent? 754.127 of April 11, 1933, which is itself an improvement to the closed system of
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<< ff, jD manufacture of starch l "w 'forming the subject of French patent iq' 632,712 of April 13, 1927. In the latter system, the gluten overflow water is used in part in the tanks of quenching, the major part being, however, reduced to: the system fe.8: Fi8Iiirti8R 8-1i ID81ÜllS, that is to say the operations by which the mixture of starch and gluten is separated from the germs and bran.
The system of the aforementioned French patent N 632.712 is a closed system (in the sense defined above) by virtue of certain provisions thanks to which the volume of fresh water used for washing is sufficiently reduced to allow all the washing water
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f / 1 of starch to be brought back to .ealls8 do: f1n'içt? ": 'i9: a of starch has môil18, independently of the return, to these rooms and to the quenching tanks, of all the water gluten overflow.
¯, reuse gluten overflow water in lel reuse gluten overflow water in. Ce-, n¯L. ,,; ., ^ .; .,., wetted aniàon presents however certain drawbacks due to the fact that the micro-organic activity, .. prevailing in the system increases as a result of the return of m + m% this water, part of which can be recycled indefinitely. and which has a higher impurity content than any of the other process waters. All process waters contain microorganisms and the products of the activity of these microorganisms constitute part of the impurities found in starch and, if the waters are repeatedly recirculated through any part of the process, these microorganic impurities multiply many times over.
Due to the colloidal character of impurities of microorganic origin, it is particularly difficult to remove these impurities by ordinary starch filtration methods. In any case, it is obviously advantageous to ensure that the
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YM4> starch / wet manufacturing system is as sterile 4tMM <as possible; and it is also advantageous to minimize the use of the agents (heat and SO2) ordinarily used to suppress microorganic activity.
Maintaining a relatively sterile system is aided by any handling to which corn is likely to be subjected in the process and whereby water circulates through any part of the system, as well as the build-up which microorganisms with their impurities results, is reduced to a minimum; substances soluble in
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t retaining micro-organic life are concentrated in some of the process liquors, where possible, and these liquors rich in micro-organic impurities and soluble elements are used for steeping corn;
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and when there remains, for re-use in the /.M <(starch production / au "system, process water 'MMit with less soluble impurity content, but variable, liquids with the highest content of soluble impurities are reused in the z / - tmu. at a point as close as possible to the inlet or head end of said system, so that they remain in this system only the minimum time possible.
The present invention relates to the manufacture of starch from corn by a process in which these principles are observed and practiced to the maximum extent.
The French patent process? 754.127 cited above is based on the discovery that it is possible, by separation using settling tables, to separate starch and gluten magmas having densities much higher than what had been considered possible until now. 'to date, so as to reduce the water volume of the upper stream of gluten so that this water can be returned entirely to the quenching tanks. The present invention contemplates the improvement of this process by performing, instead of stable settling operations, followed by removal of starch from the tables by a stream of sweeping liquid, a series of centrifuging operations to which are subjected. the mixture of starch and gluten, preferably at even higher densities.
Following this
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invention (as in the French patent? 754,127 cited above), the process water containing the maximum quantity of impurities, that is to say the gluten water, is entirely returned to the tanks of quenching. The other process waters containing lower amounts of impurities - the impurities being approximately measurable by the content of soluble elements - are reused in the treatment stages following soaking, and the soluble elements are removed from these stages, with a view to their extraction in an order corresponding to their impurities, that is to say to their respective contents of soluble elements,
liquids with a relatively high soluble element content being used in stages close to the head end or inlet end of the system (by this is meant the point of introduction of the corn) and liquids of lesser content in soluble elements being used at the outlet end of the system; this in order to achieve the general principle of the gradual return of process water to the system at points close to the final outlet of the system (the quenching tanks) in the proportion of the quantities of impurities contained in these waters. These goals are achieved in the process just described to a greater degree and by supplying less water to the evaporators.
Some preferred embodiments of the invention have been shown in the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a flow diagram showing an application of the principles of the invention.
Fig. 2 is a partial circulation diagram and represents a modification of the centrifugal system of fig.1.
Fig. 3 is a diagram showing the operations
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of a single centrifugal turbine.
Fig. 4 shows a flow diagram of a modified process.
Fig. 5 is a similar diagram showing another embodiment in which the starch filter is omitted, the purification of the starch being carried out in the centrifugal system.
Fig. 6 is a diagram showing another variant.
Fig. 7 shows the circulation of liquids in the centrifugal system, and more especially in the system of FIG. 1.
It is understood that, for the purpose of simplifying the drawings, these represent units at the places where, in practice, batteries of these units would be used, for example batteries of quenching tanks, sieves, etc.
The representation of the machines is purely schematic. Any suitable device can be used to carry out the stages shown in the treatment.
The water balances specified in the following description are based on the volumes of water present measured in liters per quintal of corn crushed. The figures shown should be taken as representing a practical water balance. They can vary considerably for different installations. The aim is to reuse all the process water in the system with the exception of the soaking water, evaporated in order to recover the soluble elements, and the relatively small quantities of water which leave the system with the solid elements. .
However, it would obviously be possible to obtain
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some of the advantages of the invention with the aid of arrangements which could result in the discharge of small quantities of the process water to the sewers, but this procedure would have the disadvantage of a loss of soluble elements and a risk of pollution of watercourses.
The conduits interconnecting the devices listed below will be called "pipes", although in some cases these conduits can be conveyor troughs or other means of transport.
Operating mode according to fig. 1: Corn containing
19.5 liters of water enters the soaking system! in 10.
By a pipe 11, 84 liters of quenching water are withdrawn from this system which are led to the evaporator where this water is evaporated to a sufficient degree to be mixed with bran and gluten for the manufacture of a product. for animal feed. In this or other suitable ways, the soluble elements of the corn, which are largely extracted from the corn in the steep, are recovered.
The soaked corn, containing 75 liters of water, passes through a pipe 12 into a grinder B in which it undergoes a first coarse grinding. The crushed material passes through a pipe 13 into a germ separator C, from where the germs are collected by floating to go through a pipe 14 to the germ washer D, Starch milk (starch, gluten and water ) returns from the washer D through a pipe 15 to the separator C to supply the liquid of the density necessary to effect the separation between the sprouts and the rest of the corn. The washed germs are removed from the germ washer, in 16, with 7.5 liters of water. The degermed maize is transferred from separator 0 to coarse sieves E through a pipe 17. The rejection of coarse sieves
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siers E passes through a pipe 18 to a grinder G.
The starch milk passes through a pipe 19 to fine sieves F, the residues of which, or grits, pass through a pipe 20 to the mill. The combined streams 18 and 20 going to the mill contain 108 liters of water. The starch milk passing through the fine sieves F passes through a pipe x (going to the turbines). This stream contains 102 liters of water as well as starch, gluten, soluble elements and suspended colloids and is practically free of bran and fiber. The groats and bran particles enter the grinder G there, where they are ground as finely as possible. The crushed material passes through a pipe, 21 into the first scrubber H, ordinarily composed of copper cloth rotary screens and agitators through which the material passes successively.
Large bran particles containing 6 liters of water exit the system at 22.
Most of the water from the first bran particle scrubber, which contains starch, gluten and a few fine bran particles and the volume of which is 235 liters, passes through a pipe. y from the first scrubber to the drip sieves J. The residue from these sieves, containing 67.5 liters of water, passes through a pipe 24, to the second scrubber K, usually composed of rotary sieves or shakers lined with a block. The fine bran particles, containing 4.5 liters of water, exit the system at 25.
In the illustrated embodiment, the starch milk (168 liters), leaving the drip screens J, passes through a pipe 1 to a concentrator or dehydrator L which may consist of a vacuum filter, a vacuum filter. settling tank or other device suitable for removing this liquid, through a pipe 26.142.5 liters of water, which are used
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in the germ washer as a washing liquid.
The concentrated mixture, transferred from the dehydrator L to an extension of the pipe y, contains 25.5 liters of water and is mixed with the starch milk of the pipe x, the starch milk of the second washer K, containing 177 liters of water, passes through a pipe z to a dehydrator M in which its volume is reduced to 13.5 liters by the elimination of 163.5 liters, which leave the dehydrator M through a pipe 27, 133.5 liters going to the first washer H and 30 liters going through a connection 28 to the second washer K.
The combined streams x, y, z, containing 141 liters of water and having an approximate density of 1.1253 (at 15.6), enter the first of the N turbines. Three turbines are shown, but this number could obviously be increased or decreased. The lower stream from turbine N, that is to say the liquid conveying the heaviest solid material, which is starch, passes through pipe 29 to turbine 0. This stream can contain 114 liters of water. 'water. The lower stream from turbine 0, passing to turbine P through pipe 30, can contain 96 liters of water, and the lower stream leaving turbine P through pipe 31 can contain 84 liters of water, so that the starch stream from the centrifugal system will have a density of about 1.1804.
The entire centrifugal operation is therefore carried out on liquids whose density is much higher than those which were usual or possible in table settling operations. For many years, table decantation has usually been carried out on a starch liquor having a density of 1.0359 to 1.0510. The
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French patent N 754,127 cited above performs decantation on tables by working on liquors with densities which may rise to 1.0996 or 1.1079.
Of course, by performing the separation between starch and gluten on a liquor of higher density, the amount of water ultimately removed from the gluten is proportionally reduced - and it will be the process water that is the richest in soluble elements. -. In the French patent system? 754. 127 above, the decantation on tables operated on a liquor with a density between 1.0953 and 1.0996 allows all the water to the gluten to return to the quenching tanks, as is desirable, and to withdraw approximately 105 liters of water from these containers. The arrangement according to the invention makes it possible to return all the gluten water to the quenching tanks by withdrawing from them only 84 liters of water, which saves the evaporator.
This volume of 84 liters of water can be further reduced by further concentrating the starch milk to a density greater than 1.1253. Good centrifugal separation between starch and gluten was performed on starch milk entering the centrifugal system with a density as high as 1.1521. The usefulness of such a further reduction in evaporation depends on the cost of the calories used to effect evaporation in any given plant compared to the cost of removing soluble elements from the materials after soaking when the elements The soluble materials contained in the corn leaving the steeping tanks are present in greater proportion as a result of the reduction of the water destined for depletion in the steeping.
The starch withdrawn from the centrifugal system through a pipe 31 can be transferred directly to the refinery, if the starch
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must be converted to glucose or starch sugar; or can be dehydrated in the filter Q, as shown, and optionally washed with fresh water in this filter. All kinds of suitable filters can be used, such as vacuum or pressure displacement type filters. The fresh water arriving from the pipe 32 enters the filter through a branch pipe ± ±, 46.5 liters of water being used. The washed starch escapes through a pipe 34 and contains 46.5 liters of water.
The combined filtrate (the water leaving the dehydration cycle) and the washing water, i.e. 84 liters, are taken out of the filter through a pipe 35 and carried to the last scrubber, which represents a volume of 114, liters with the quantity of water transferred from the second dehydrator M to the last washer.
The operation of the turbines is based on the principle of separating the mixture of starch, gluten and water into separate mixtures of water-starch and water-gluten, which are each withdrawn from the machine as of liquids.
In addition, fresh water is introduced into the turbines so as to concentrate the soluble elements and other impurities of the upper stream (gluten stream), so that the starch stream leaving the centrifugal system does not contain only a small amount of soluble elements and other impurities. To carry out this operation, fresh water is introduced into the starch zone of the turbine, that is to say into the space of the turbine which contains the starch from the last stage of the centrifugal operation. This gradually dilutes the lower stream as the material passes from one turbine to the next, whereby soluble elements and other impurities are forced to pass through.
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the upper current.
It would seem that there is in reality in this operation a little more than a simple dilution.
It appears that water behaves like a displacer, since the ratio of soluble elements in the upper stream to those in the lower stream cannot be mathematically explained by dilution alone. This emerges from the diagram of FIG. 3. However, before discussing this point, it should be noted that in the arrangement of the water balance of fig. 1, 93 liters of fresh water pass through the branch pipe into the third turbine P. The upper stream passing from the turbine P to the turbine 0 through pipe 37 contains 105 liters, and the upper stream passing from the turbine 0 to the turbine! through pipe 38 contains 123 liters. The upper flow of the first turbine represents 150 liters which pass through the pipe .22. with the gluten decanter R.
The gluten settles to the bottom of the decanter and the water (70.5 liters) is removed by a siphon and sent through a pipe 40 to the soaking system A.
The gluten passes through a pipe 41 into the filter press S in which a new quantity of water is extracted, which, at a rate of 69 liters, passes through the pipe 42 and the pipe 40 into the quenching tanks, this which brings the volume of water rich in soluble elements sent to these tanks to 139.5 liters. This water rich in soluble elements, which contains more soluble elements and more impurities than any of the other process waters, is therefore withdrawn from the system directly by the quenching tanks. brings back
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no part / in the 6th year due fabni-oation è.'Qmi8.8: a 8.11 Muille.
/, tt-Gluten leaves the filter press in with 10.5 liters 43 of water. The process water of the first dehydrator L (current
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y) is the second of the richest waters in soluble elements and impurities. The water is subjected to washing the germs, an operation which follows directly from the soaking.
The current contains the third of the waters richest in soluble elements. This current is sent as much as possible to the first scrubber and the remainder to the second scrubber. The starch wash water contained in pipe 35 is used in the second scrubber. It contains the smallest amount of soluble elements and impurities.
As a result of these arrangements, the largest quantities of soluble elements and impurities leave the process immediately, passing through the quench tanks.
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/ * 'fML -dl6 without any recirculation through le7SJ I3Bem.G il "j ..w.u,) 4- f & B: d8 &" 6isE. The other process waters are re-used in ceatèm8, but enter it at points which are closer or further from their final exit point z <-, depending on the amount of soluble elements and impurities they contain .
If, under any circumstances, it is not advisable to centrifuge the mixture of starch, gluten and water at the densities indicated, this mixture can be diluted by diverting part of the starch wash water from the water. pipe 35 by pipe 44. This pipe, indicated in dotted lines, goes from the turbine P to pipe 36. Of course, this would lead to an adjustment of the other figures of the water balance.
Fig. 3 is a diagram showing the operation of one of the turbines. The figures given for water in the foregoing description are arbitrary and do not correspond to figures applicable to any of the turbines of FIG. 1. The hypothesis on which is based
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the example is that fresh water is used in a turbine supplied with a mixture of starch, gluten and water which contains a quantity of soluble elements approximately equal to that of the current entering the turbine, NOT.
In other words, in the particular operating mode, an exemption of which is given by the diagram and which will be described below, the effect is exaggerated in order to better understand the principle involved, as would be the case if only one was used. turbine instead of a series of turbines in a countercurrent arrangement.
Centrifugation operation. In the diagram of fig. 3 a denotes the input stream of starch, gluten, water and soluble elements into the turbine, containing 169.5 liters per cwt of crushed corn and 14.4 g of soluble elements per liter (the density being approximately 1.096). This stream is divided in the turbine into a lower stream b of starch (60 liters) and ur upper stream c of gluten (109.5 liters), the content of soluble elements being of course 14.4 g per liter. The fresh water stream, indicated in d, comprises 147 liters and contains 0.76 g of soluble elements per liter. This stream of fresh water is combined with the starch stream b from the turbine, and the combined streams are subjected to the centrifugal force at e.
The starch leaves the turbine in a stream f, containing 127.5 liters of water and 4.1 g of soluble substance per liter, the density being approximately 1.1331. The gluten separated in e is indicated by a stream ± of 79.5 liters containing 5.6 g of soluble elements per liter and joins the main gluten stream c, the combined streams h containing 189 liters of water and 10.7 g of 'soluble elements per liter.
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These figures are those of actual experience, and given that the content of soluble elements per liter of stream h should be 8 g instead of 10.7 g according to the principle of dilution, it is evident that the introduction of water in the zone of the lower current should act on the principle of displacement.
The invention does not include the turbine per se.
Machines established so that they can operate in the manner described are known and available to the manufacturer.
Reference will now be made to FIG. 7, which shows the flow of liquids passing through the centrifugal system of FIG. 1, as described above. The starch liquor arriving through the pipes x, y and z enters the turbine N, which can be of any suitable construction, and the upper stream (gluten and water) leaves this turbine to go through a pipe 39 to the gluten settling tank R. In the case of each one, of the turbines, a designates the zone of the lower stream, b the zone of the upper stream, closest to the axial line of the machine and c the rotating bowl of the turbine.
The upper current of the turbine. goes through pipe 37 to turbine 0 and the upper stream from turbine 0 goes through pipe 38 to turbine N. Fresh water enters the lower stream area a of turbine P through pipes 32 and 36 The lower stream leaving the turbine P passes through a pipe 31 to the starch filter Q which receives the fresh water through a pipe 33 and from which the washed starch leaves at 34. The upper stream of the turbine P enters in the zone a of the lower flow of the turbine 0; similarly, the upper current of the turbine Ô passes through the pipe 38 to the
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zone a of the lower turbine stream N. The filtrate from the starch filter passes through the pipe to the last scrubber.
This improved arrangement by which the fresh water, or the upper stream of a turbine, is introduced into the lower stream of another turbine placed upstream of the series of turbines, preferably that located directly upstream, has the effect of to separate to a large extent soluble elements from the heavier lower stream component (starch) of the mixture and to effect the gradual concentration of soluble elements of the lighter component (gluten) of the upper stream.
Applied to the operation of obtaining starch from corn or other materials containing starch, the system performs purification of starch, during its separation from gluten, which facilitates its washing and makes possible to '' use less fresh water for washing, so that it is possible to decrease the volume of the soak water withdrawn from the other end of the system while increasing the concentration of this water. Of course, the centrifugal system which has just been described can be applied for the separation of mixtures of light and heavy insoluble elements other than starch and gluten when mixtures of this kind contain soluble substances which are advantageous. to separate the heavier insoluble components and concentrate with the lighter components of the mixture.
A modification of the centrifugal system is shown in fig. 2. The purpose of this modification is to ensure an even more complete elimination of the solu-
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bles during the operation carried out in the centrifugal system, in order to make it possible to further reduce the filtration equipment or to effect a more complete purification of the starch by reducing to a minimum the internal circulation of the soluble elements in the centrifugal system and using a larger quantity of water, the excess being wash water drawn from the filter and having a low soluble element content.
Operating mode according to fig. 2. Those of the devices, pipes, etc., which are the same as those in fig. 1 were designated by the same letters and numbers. Starch milk, containing 141 liters with an approximate density of 1.1253, enters turbine N through pipe x. The lower current is the same, except that the quantities remain constant instead of being reduced from one turbine to the next as in fig. 1, which gives a density of 1.1340 for the liquor going to the filter 9. The washing water stream from the turbine 9 is composed of 93 liters of fresh water and 40.5 liters of filtrate. starch, which arrive at the turbine through connection 45 of pipe 46 and which contain 124.5 liters of washing water coming from the filter.
The 133.5 liter upper stream leaving turbine 9 through pipe 47 splits, 49.5 liters going through pipe 47 to reach 84 liters passing through pipe 46 and going through this pipe every second. turbine, where 84 liters pass directly into the first turbine N through pipe 48 without passing through turbine 0.
The upper stream of turbine 0, leaving this through pipe 49 and containing 133.5 liters, divides, 84 liters going to the last scrubber and 49.5 liters through a pipe 50 which joins pipe 48, which gives a flow of 133.5 liters for the first turbine N. It emerges from FIG. 1 that in
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In the countercurrent centrifugal system, the soluble elements tend to establish internal cycles which to some extent increase the amount of soluble elements in the lower streams (or starch streams) obtained.
In other words, part of the soluble elements passing from turbine 0 to turbine N, for example, through pipe 38 will pass back to turbine 0 through pipe 29. Likewise, it will occur up to a. certain point an internal cycle of the soluble elements between the turbines 0 and P. The arrangement of fig. 2 minimizes this tendency to inner cycles. The lower stream 29 from turbine N to turbine 0 will have a relatively high soluble element content due to the concentration of soluble elements in the liquor in N.
However, in this case, the soluble elements coming from 0 are partly transferred to the last scrubber, only part of the upper stream, that passing through the pipe 50, advancing to the first turbine N, the latter being supplied with washing water. from this source and from the upper stream of the turbine P through pipes 47 and 48. In addition, the amount of water used in the centrifugation operations is greater, so that the lower final starch stream leaving the system tends to have a lower content of soluble elements. This results in a larger volume of filtrate being released from the filter, but this additional filtrate is reused in the centrifuge system as described.
In other words, instead of sending the starch filtrate and the washing water directly to the last scrubber as in fig. l, this liquid is distributed between the third and second turbines, and an equivalent sample from the second turbine 0 is sent to the
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last scrubber, which allows the upper stream from the third turbine to pass directly to the first turbine and results in a purer wash water than the upper stream of the second turbine in the latter.
Another modification is shown in FIG. 4 in which those of the devices and pipes which correspond to FIG. 1 have been designated by the same references In this process, the quantity of fresh water is increased, which effects a corresponding increase in the volumes withdrawn and a resulting dilution of the magmas in all parts of the system, this modification causing certain changes in the centrifugal communications. It will be assumed that corn enters the system with the same moisture content and that germs, bran, gluten and starch exit with the same percentage of water absorbed. The advantage of this system lies in the separation of starch and gluten.
The separation is better than that obtained with the process of FIG. 1, but the concentration of soluble elements in. Current higher than gluten water is not as effective.
Operating mode according to fig. 4.- The installation is the same as that of fig. l, the diagram is read from top to bottom through the last scrubber. A single dehydrator is used, although this is optional, this apparatus having been designated L '. It receives 216 liters of starch milk arriving from the last scrubber K by a pipe z, 60 liters by a connection pipe. 21 from pipe 1. and 9 liters from pipe 52 through which the upper stream leaves the second turbine 0. These liquor volumes are concentrated
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to give 28, µliters which, with 45 liters arriving through the pipe and 120 liters passing through the pipe x, give 193.5 liters going to the turbine N, the density being about 1.1040.
The lower stream passing through pipe 29 comprises 142.5 liters and that passing through pipe comprises 135 liters. The starch liquor withdrawn through pipe 31 comprises 127.5 liters having a density of 1.1297. The increase in dilution created in the centrifugal system is established as follows: The pipe 53 through which the upper stream leaves the turbine P is provided with a connection returning to this turbine and delivering 36 liters. Likewise, the pipe 52 through which the upper stream leaves the turbine 0 is provided with a connection 55 which returns 37.5 liters to the 0.9 liter turbine returning to the dehydrator, as mentioned previously, and 135 liters through the pipe 56 to the first turbine N; the total upper stream of the second turbine comprising 172.5 liters.
The upper stream leaving the first turbine through pipe 39 delivers 186 liters, the volume thus withdrawn being increased compared to that of FIG. 1 as stated above. The water eliminated by the dehydrator L ', i.e. 256.5 liters, passes through the 57.127.5 liter pipe going to the germ washer, 120 liters going through the connection pipe 58 to the first washer and 9 liters going through pipe 59 to pipe 35 which goes from the filter to the second scrubber.
In the system of FIG. 5, a starch scrubber filter is not used. The high starch concentration, i.e. the low volume of the second and third turbines, makes a low volume of wash water possible. This allows such a distribution of wash water to be effected that all internal cycles of the centrifugal system are avoided; that all
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recycling is also avoided in previous washing systems; that is, no part of the water withdrawn from the fine part scrubber is returned to this scrubber.
No part of the water removed from the drip screens or coarse bran washer is returned to this washer.
The starch is purified and the soluble elements are conveniently removed in the centrifugal system. This process is particularly intended for the preparation of starch for conversion, and the starch stream leaving the last impeller preferably has a sufficiently high density to be converted either directly or after suitable dilution.
Operating mode according to fig. 5.- The apparatus may be the same as the schematic apparatus of fig. 1, except that the starch filter is removed and some of the tubular communications are changed.
A pipe 60 leads to pipe 40 delivering 142.5 liters of water extracted by the dehydrator L, of which 30 liters go to the soaking tanks to compensate for the insufficient water of the upper stream of the settling tank and of the filtrate of the filter-press - 'se and of which 112.5 liters go through the connection pipe 61 of the pipe 60 to the germ washer. A pipe 63 leads 163.5 liters of water removed by the second dehydrator M and intended to be divided, 133.5 liters going to the first scrubber and 30 liters to the germ scrubber. 88.5 liters of fresh water are introduced into the third turbine P through a pipe 64 and an equal volume enters through the connection pipe 65 into the second turbine 0.
The upper stream from the third turbine P (88.5 liters) passes through pipe 66 directly (bypassing the second turbine 0) to the lower stream area of the first turbine.
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bine N which thus receives the upper current, relatively poor in soluble elements and impurities, arriving from this turbine P, The upper current of the turbine! (120 liters) leaving this turbine through pipe 22 will of course have the maximum content of soluble elements. This current goes exclusively to the soaking tanks. The water which is the second of the water richest in soluble elements, that is to say that arriving from the first dehydrator L, is distributed between the soaking tanks and the germ washer as we have said. upper.
The water of the second dehydrator M, of which the degree of concentration in soluble elements is the third, is distributed between the germ washer and the first washer as has been said above. Finally, the upper current from the second turbine, which has the lowest concentration of soluble elements, goes to the second scrubber through pipe 67, its volume being 114 liters. The large quantity of fresh water used in the centrifugation and the expedient of transferring the upper current from the third turbine to the first directly (bypassing the second) and returning the upper current from the second turbine This process makes it possible to give the starch withdrawn at 31 from the third turbine a high degree of purity.
The specific gravity (about 1.1804) of this starch is such that it can be used for conversion to glucose and by suitable dilution for conversion to
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In the variant of FIG. 6, part of the starch is extracted by gravity separators and taken directly to the filters, the rest of the mixture going to the turbines This relieves the centrifugal equipment about a third of its task due to the decrease in the volume of liquid to be centrifuged .
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Operating mode according to fig. 6. - From the quenching tanks to the fine sieves F and to the grinder G, the apparatus is the same as that shown schematically in fig. 5 and therefore has not been shown in FIG. 6.
The lo2 liters of starch milk leaving the fine gruel sieves F (stream x) instead of going directly to the turbines are subjected to separation and concentration by gravity in an apparatus X in which a considerable part of the starch , i.e. 31.5 liters, is withdrawn. The purity of the starch thus removed is such that this starch can be transferred directly to the filter through a pipe 68. The rest of the starch, gluten and water (70.5 liters) passes from the separator X to the first turbine N directly through a pipe 69,
Likewise, part of the starch is extracted by a Y gravity separator from the starch liquor leaving the J drip screens (current).
The extracted starch, containing 31.5 liters, is led through pipe 70 and pipe 68 directly to the filter. The remainder of the mixture, containing 136.5 liters, is sent through a pipe 71 to the dehydrator L and leads from there, after the extraction of 123 liters; of water, to the turbines, through the pipes 72 and 69. The extracted water is used partly (57 liters) in the soaking tanks and partly in the farm washer.
The 177 liters of starch milk arriving from the second scrubber K (stream z) are also subjected to the action of a gravity separator Z. Since the starch extracted at this point (18 liters) will contain a relatively low of soluble elements, it is preferably conducted through a pipe 73 directly to the final filter Q '. The liquor res-
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aunt of starch, gluten and water (159 liters) is led through pipe 74 to a dehydrator M and from there, after the extraction of 153 liters of water, to the first turbine N. The extracted water is brought by pipes 63 partly to the first scrubber and partly to the germ scrubber D.
The combined streams of starch milk (90 liters) and a considerable part of the withdrawn starch are centrifuged and filtered as previously described, except that in this modification two filters are shown which function in the same way (except that a filter has been removed) than that previously described; the gluten water from the settling tank is returned to the soaking tanks as in the processes described with regard to FIGS. 1, 4 and 5.
The use of a series of gravity separators, dehydrators and filters is only the preferred arrangement of this variant and, if necessary, the importance of this equipment could be reduced by combining the x, y and z streams and subjecting the combined stream to the action of a single gravity separator, the extracted starch going to the same filter and the remaining starch milk going to a single dehydrator.
Other embodiments will be obvious to those skilled in the art and the invention includes all the modifications which, without departing from the scope of the invention, are made to the typical systems shown.