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La présente invention se rapporte à la fabrication de l'amidon et de sous-produits amylacés à partir de matières conte- nant de l'amidon/telles que des grains de céréales, par exemple de mais et de sorgho, par le procédé humide, et en particulier à des procédés perfectionnés pour libérer et séparer l'amidon et le glu- ten de la matière fibreuse contenant l'amidon.
Dans la fabrication de l'amidon à partir des matières amylyfères, comme le mais et le sorgho en grainse on a coutume de
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faire tremper les grains, puis de soutirer la liqueur de trempa- ge et de l'évaporer pour en recueillir les produits solubles qu'el- le contie@@ Le grain trempé est alors broyé et soumis, en présence d'eau, à des opérations de séparation des constituants du grain de- mais, à savoir le germe, l'enveloppe cellulosique (péricarpe) et l'endosperme. L'endosperme est composé de granules d'amidon indi- viduels noyés dans une gangue protéique formant le gluten.
Le pro- cédé usuel consiste à broyer grossièrement le grain pour libérer les germes, à séparer les germes par flottation puis à les laver pour éliminer l'amidon et le gluten ; on soumet alors le résidu des grains contenant les enveloppes et l'endosperme non broyés à un nouveau broyage et on soumet la matière broyée à une séparation grossière de matières cellulosiques, à des opérations de lavage, d'essorage ou de pressurage dans lesquelles l'amidon et le gluten sont enlevé par lavage de la partie cellulosique du grain par passage de la matière dans une série de tamis rotatifs recouverts d'une toile de cuivre ou de tamis à secousses. Le résidu cellulo- sique grossier qui contient encore de l'amidon résiduel, est sé- ché et ordinairement utilisé pour la nourriture des animaux.
Le mélange d'amidon, de gluten et d'eau provenant des opérations ci- avant est alors envoyé dans des tamis rotatifs ou à secousses gar- nis de toiles à bluter pour enlever le résidu cellulosique fin ou " fines ", qui sont soumises à des opérations de lavage sur une série de tamis rotatifs ou plans garnis de tissu pour séparer les " fines " de l'amidon et du gluten. Les courants de liquide qui contiennent de l'amidon, du gluten et de l'eau provenant des opé- rations de séparation et de lavage du germe, des parties cellulo- siques grossières et des " fines " sont alors mélangés et, si né- cessaire, réglés à la densité convenable au moyen de filtres, de centrifuges, etc.
Le liquide ainsi obtenu est envoyé dans des auges peu profondes,légèrement inclinées ( plans de dépôt ) ou traité d'autre manière, par exemple à l'aide de centrifugeuses,en vue de la séparation du gluten et de la majeure partie de l'eau de l'ami-.
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don, qui peut ensuite être soumis à .une ou plusieurs opérations de lavage en vue de sa purification.
On a jusqu'ici utilisé des broyeurs à meules pour broyer le résidu du grain restant après élimination du germe par flottation. L'action de ces broyeurs est obtenue à l'aide de gran- des meules de pierre telles qu'on en utilise depuis des siècles dans les divers types de moulins. Le mordant de ces meules s'émous se rapidement et des opérations de rhabillage et de dressage fré- quentes sont nécessaires pour remettre à neuf les surfaces de bro- yage afin d'obtenir un broyage satisfaisante Ces opérations de dressage sont coûteuses à la fois par la quantité de travail quel les exigent et par le fait que chaque broyeur est hors de service pendant environ huit heures tous les cinq jours.
Un autre inconvé- nient encore, et probablement le principal, des broyeurs à meules est le fait que, procédant par attrition, le broyage intéresse aus- si bien les résidus cellulosiques que l'amidon. Ainsi, si l'on veut parvenir au maximum de séparation de l'amidon et du gluten d'avec les parties cellulosiques,,il est impossible d'éviter la production d'une quantité considérable de particules cellulosiques extrêmement fines et de parties d'endosperme non broyées, désignées collecti- vement par le terme de Il fines ", qui-passent au tamis à mailles de 85 à 100 microns, en plus des particules plus grosses et plus désirables.
La diversité des'dimensions des particules de matières cellulosiques produites exige naturellement l'emploi de dimensions variées de mailles des tamis séparateurs, et en particulier de ta- mis de soie, ou analogue pour séparer'les " fines " résiduelles de l'amidon. Un autre inconvénient des broyeurs à meules est qu'ils endommagent non seulement les granules d'amidon " tendre Il mais aussi les granules d'amidon normal.
La présente invention se propose principalement de fournir certaines améliorations au broyage des matières amylacées par voie humide, plus particulièrement un procédé perfectionné
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d'extraction et de récupération de l'amidon des grains concassés dégermés. Elle se propose de fournir un procédé simplifié et plus économique de récupération de l'amidon et du gluten des matières amylyfères, la séparation de l'amidon et du gluten des matières amylacées dégermées étant effectuée de manière telle que la partie constituée par les matières cellulosiques reste sensiblement de la même dimension particulaire qu'avant la séparation.
Elle se propose de réduire le nombre d'opérations de tamisage et de lavage actuel- lement nécessaires dans le traitement par voie humide des matières amylyfères, lequel traitement étant tel qu'un réglage de la densi- té de la suspension aqueuse d'amidon avant les opérations de tami- sage ou de centrifugeage devient inutile. Elle se propose encore de fournir un procédé de recyclage de certaines eaux du circuit, tel que les présents perfectionnements dans le procédé de fabrica- tion de l'a ion par voie humide puissent être facilement adaptés à l'application à un système de circulation de liquide'en circuit fermé. Enfin, elle se propose de supprimer sensiblement la totali- té des dommages causés à l'amidon normal ou " tendre " par les broyeurs à meules.
La présente invention fournit un procédé de fabrica- tion de l'amidon par voie humide, comportant la soumission des grains amylacés à des opérations de trempage, de concassage et d'en. lèvement des germes, donnant une matière humide dégermée contenant l'enveloppe cellulosique et l'endosperme non broyé, le versement de cette matière humide dégermée sur un disque'tournant à grande vitesse qui communique sa vitesse à la matière et la projette sur une surface où elle subit un choc, ledit choc se produisant à peu près normalement à la direction de la matière, ce qui provoque la séparation du gluten et de l'amidon des parties cellulosiques sans la déchiqueter, la vitesse périphérique du disque tournant étant d'au moins environ 6. 300 mètres par minute.
Conformément au procédé perfectionné selon l'invention,
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la matière amylacée dégerméhumide est soumise à l'action d'un ap- pareil à choc (appelé dans l'industrie broyeur à choc),dans lequel ladite matière est déversée sur un rotor pouvant être muni de bro- ches et qui tourne à une vitesse critique et communique cette vi- tesse à la matière et en provoque le choc sur urie surface consti- tuée par exemple par des aiguilles ou broches fixes, le choc étant sensiblement normal à la direction de la matière.
Cet arrangement permet de projeter la matière à centrifuger contre un objet au lieu de la piler et de la couper, comme cela se produit par exem- ple dans un broyeur à marteau qui provoque un écrasement excessif des parties cellulosiques et incidemment la formation de " fines ".
Le choc exercé par le broyeur décrit provoque apparemment le déta- chement de l'endosperme des parties cellulosiques et sépare les granules d'amidon de la gangue de gluten sans écraser les envelop- pes.
L'efficacité du choc sur la matière amylacée dépend pour la plus grande part de la vitesse à laquelle elle est proje- tée contre les broches, laquelle dépend elle-même de la vitesse du rotor et de son diamètre. Pour un rotor de 685,8 mm de diamètre, une vitesse d'environ 3000 à 3850 tours/minute est satisfaisante.
Au-dessous de 3000 tours/minute environ pour un rotor de cette di- mension, le choc ne parait pas suffisant pour provoquer le détache- ment de l'amidon et du gluten des fibres. La vitesse maximum pour chaque rotor est celle à laquelle la machine peut fonctionner avec sécurité, Si l'on utilise des rotors plus petits, la vitesse doit être proportionnellement plus grande, et inversement.Exprimée en vitesse périphérique, la vitesse minimum pour un rotor quelconque est d'environ 6.300 mètres par minute. Un rotor de 1016 mm tournant à 2500 tours/minute est équivalent à un rotor de 685,8 mm tournant à 3700 tours/minute.
Pour obtenir les résultats les meilleurs, les broches de rotor doivent avoir un diamètre de 19,05 mm et pour un rotor de
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685,8 mm, il doit y avoir 72 broches, l'espacement entre les bro- ches étant de 28,57 mm. Les broches de stator ne doivent pas être espacées de moins de 12,7 mm et de plus de 38,1 mm. Si l'espace- ment est inférieur à 12,7 mm, il se produit des engorgements et s'il est supérieur à 38,1 mm, une certaine quantité de matière pas- se à travers sans être soumise à la pleine vitesse du rotor. Pour le rotor de 685,8 mm, il doit y avoir 84 broches de stator de 19,05 . mm de diamètre, espacées de 27 mm environ.
Le jeu entre les broches de rotor et de stator doit être suffisant pour qu'elles ne se heur- tent pas mutuellement, mais il ne doit pas être assez grand pour diminuer l'efficacité du choc du rotor. D'une manière générale, un jeu d'environ 12,7 à 50,8 mm est satisfaisant; le jeu préféré étant de 12,7 mm. Il est préférable que le rotor du broyeur à choc soit horizontal, disposition qui assure une excellente répartition sur les surfaces de choc.
La matière dégermée humide soumise au traitement doit avoir une teneur en humidité aussi faible que possible pour que la force à mettre en oeuvre pour assurer le fonctionnement du broyeur soit minimum. Les dispositifs-mécaniques d'essorage couramment uti' lisés donnent une matière d'une teneur en humidité comprise entre
65 et 90 %.
Après avoir été soumise à l'action du choc, la matière dégermée humide est tamisée et lavée de la manière ordinaire à l'aide de toiles à bluter. La matière cellulosique obtenue, qui correspond à celle désignée par l'expression de fibre grossière mais qui conserve un faible pourcentage d'amidon, comme on le ver- ra plus complètement dans la suite, est séchée de la manière habi- tuelle. Le liquide contenant l'amidon en suspension sortant du broyeur, séparé de la fibre, est séparé lui-même en amidon et glu- ten de la manière habituelle, par exemple par centrifugeage.
La matière amylacée dégermée peut être soumise à un traitement par choc en un ou plusieurs stades; par exemple,les parties cellulosi-
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ques recueillies après un premier passage dans le broyeur à choc peuvent être cuv@yées dans un second broyeur à choc destiné à sépa. rer l'amidon ré duel et le gluten de ces débris d'enveloppes. Il est égalaient possible, mais moins pratique, d'utiliser un broyeur à meules dans le premier stade et un broyeur à choc dans le second
L'usage d'un broyeur à choc dans le broyage à l'état humide des grains de céréale constitue-un net progrès industriel.
En premier lieu, comme on l'a fait remarquer, les parties cellulo- siques ne sont pas réduites en dimension de sorte que certaines opérations de tamisage et de lavage peuvent être supprimées, ce qui comporte des avantages économiques. Il est ainsi évident que, s'il existe une certaine quantité de particules cellulosiques fines la majeure partie d'entre elles a été produite avant l'usage du broyeur à choc ou est propre au grain de céréale.Bien que la teneur en amidon des parties cellulosiques provenant d'une première opéra- tion de "oyage par choc soit à peu près la même que celle des fi- bres obtenues par une première opération dans un broyeur à meules, cet avantage représente en lui-même un grand progrès industriel.
Toutefois, si les parties cellulosiques provenant d'un premier pas- sage dans un broyeur à choc sont soumises à une seconde opération dans un broyeur à choc, il y a une nette diminution de la teneur en amidon de ces parties cellulosiques, comme on le verra plus com- plètement dans la suite, avec cet avantage supplémentaire que le second stade de broyage par choc ne forme pas sensiblement de fi- nes, ce que fait le broyage au broyeur à meules. La réduction de la teneur en amidon des parties cellulosiques assure un rendement global en amidon plus élevé et l'obtention d'une protéine de meil- leure qualité.
En outre, la qualité de ltamidon est améliorée, ainsi qu'il apparaît de son comportement dans ses applications, par exemple comme matière première dans la fabrication du glucose.
On n'a pu expliquer de manière complète cette amélioration, mais elle semble en relation avec la teneur en fines de l'amidon.
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Le tableau ci-dessous fait ressortir de manière plus précise ces divers avantages.
TABLEAU I
EMI8.1
<tb> Broyeur <SEP> à <SEP> meules <SEP> Broyeur <SEP> à <SEP> choc
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> passe <SEP> 2 <SEP> passes <SEP> 2 <SEP> passes <SEP>
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<tb> Pourcentage <SEP> d'amidon <SEP> dans <SEP> les
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<tb> débris <SEP> cellulosiques <SEP> (lavage
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<tb> au <SEP> laboratoire). <SEP> 12,1 <SEP> 8,5 <SEP> 3,6
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<tb>
<tb>
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<tb> Pourcentage <SEP> de <SEP> protéine <SEP> dans
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> gluten. <SEP> 62,9 <SEP> 64,8 <SEP> 70,0
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> Refus <SEP> cellulosique <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 50 <SEP> microns,mg/litre. <SEP> 240 <SEP> 240 <SEP> 138
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb> Sirop <SEP> de <SEP> glucose.
<SEP> Couleur <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> liqueur <SEP> saccharifiée <SEP> et <SEP> neutra-
<tb>
<tb>
<tb> lisée <SEP> (@). <SEP> 3,7 <SEP> 3,6 <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
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<tb>
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<tb> Sirop <SEP> de <SEP> glucose. <SEP> Couleur <SEP> du
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<tb>
<tb> produit <SEP> terminé <SEP> (@). <SEP> 1,1 <SEP> 1,0 <SEP> 0,7
<tb>
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<tb>
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<tb> Sirop <SEP> de <SEP> glucose. <SEP> Couleur <SEP> après
<tb>
<tb>
<tb> deux <SEP> heures <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> apr <SEP> 2 <SEP> le8 <SEP> 1,3
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> carbone <SEP> nécessaire <SEP> pour <SEP> déco-
<tb>
<tb>
<tb> lorer <SEP> le <SEP> produit <SEP> fini.
<SEP> 0,6$6 <SEP> 0,545 <SEP> 0,418
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rendement <SEP> en <SEP> amidon <SEP> basé <SEP> sur <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> passe <SEP> au <SEP> broyeur <SEP> à <SEP> meules <SEP> compté
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> 101,8 <SEP> 102,3
<tb>
(@) : Mesurée au spectrophotomètre de Coleman.
L'action d'un broyeur à choc sur la matière contenant de l'amidon dégermée assure une séparation plus efficace et écono- mique en ses composants qu'il n'était possible d'obtenir jusqu'ici.
Par exemple, avec la matière amylacée dégermée couramment produite, on obtient) à l'aide du broyeur à choc,10 % seulement de particules cellulosiques fines (passant au tamis à mailles de 0,8 à 0,6 mm et retenues au tamis à mailles de 0,1 à 0,08 mm) et 90 % de particu- les cellulosiques grossières (retenues au tamis à mailles de 0,8 à 0,6 mm).
Le broyeur à meules, en raison de son action principale qui est une action de cisaillement, déchiquète les parties cellu- losiques et donne ainsi un pourcentage plus élevé de " fines " en même temps qu'il permet à de plus grandes parties d'endosperme de
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rest @ @@@n broyées @a chaleur engendrée par l'action de broyage est apparemment s@ '- -ante pour gélatiniser l'amidon " tendre ",et l'action d'écrase@@@ du broyeur à meules provoque la rupture des granule....... amidon " tendre ". De même, la chaleur affecte les gra- nules d'amidon normal, mais à un degré moindre.
Les broyeurs com- portant une action importante de cisaillement ou de conpe ne con- viennent pas dans la présente invention.
Un autre avantage du broyeur à choc est son adaptabi- lité à un réglage automatique, permettant un fonctionnement continu' et régulier du système.
La description détaillée suivante, faite avec référence aux dessins annexés, permettra une compréhension plus complète de l'invention. La figure 1 représente un type de broyeur à choc pro- pre à la présente invention et la figure 2 montre son application au broyage du mais en milieu humide.
@elon la figure 1, le broyeur à choc consiste essen- tiellement en un élément rotatif 3 logé dans un carter 10. L'élé- ment rotatif est muni de broches d'impact 4 mutuellement équidista@ tes, disposées sur la périphérie du rotor. L'arbre 1 et la poulie motrice 2 assurent la rotation de cet élément. Le carter est muni de broches stationnaires 5,mutuellement équidistantes. Le fond du carter est en forme de cône et recueille et décharge la matière traitée. En fonctionnement, la matière à traiter 7 est déversée sur le rotor 3 au centre ou au voisinage du centre.
Cette matière pas- se vers l'extérieur à travers les broches de rotor 4 et prend une accélération dans le sens de rotation sensiblement égale à la vi- tesse périphérique du rotor, puis est déchargée à travers les bro- ches 5 du stator, où l'inertie des particules est absorbée. La ma- tière traitée est alors déchargée par l'ouverture de sortie 6.
En se référant à la figure 2, le mais 1 est placé dans la cuve de trempage 2 dans lequel il est soumis à l'action d'une solution chaude d'anhydride sulfureux. Le mais trempé est déchargé
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dans le broyeur à attrition 3,dans lequel il est grossièrement broyé avec détachement des germes, le grain broyé et les germes étant séparés dans le séparateur 4. Les germes, réunis à ceux qui proviennent du séparateur 9, sont lavés par un courant d'eau 16 de fabrication (provenant des opérations de lavage de l'amidon dont on parlera dans la suite.). de manière à enlever l'amidon'adhérant sur des tamis à secousses 5 et 6. Les germes lavés 23 sont envoyés dans un séchoir.
Les particules cellulosiques et la suspension d'a- midon provenant du séparateur 4 sont envoyées sur le tamis d'égout- tage 7, les particules cellulosiques étant de nouveau broyées dans ,le broyeur à attrition 8. Le filtrat provenant du tamis 7 est réin- troduit avant que le mélange broyé entre dans le séparateur 9.
Les germes provenant du séparateur 9 entrent dans le système de lavage des germes (5,6) tandis que le mélange de particules cellu- ,losiques e@ d'amidon passe sur le double tamis à secousses 10. Les produits tamisés provenant de ces deux tamis passent dans le bro- yeur à choc 11 et la matière cellulosique provenant de la sortie du broyeur est séparée du mélange sur-le tamis 12. On mélange les filtrats provenant des tamis 10 et 12 pour donner le lait d'amidon 22. Les particules cellulosiques provenant du tamis 12 sont lavées sur le tamis 13 et envoyées dans le broyeur à choc 14. Après trai- temènt dans le broyeur à choc 14, les particules cellulosiques sont lavées sur les tamis 15 et 17.
L'eau 16 de fabrication desti- née au lavage des particules cellulosiques est ajoutée au système entre les tamis 15 et 17. Les particules cellulosiques provenant @ du tamis 17.sont envoyées dans la presse 18 et envoyées dans le dispositif de séchage 21. Le filtrat provenant 'du tamis 17 passe sur le temis 19 et les particules cellulosiques recueillies sont essorées dans le filtre-presse 20, puis envoyées dans-le disposi- tif de séchage 21. Le lait d'amidon 22 est séparé en glutenet ami- don de la manière habituelle, par exemple à l'aide de centrifugeu- ses.
L'eau de fabrication provenant du débordement du gluten peut
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être renv@yée dans les cuves de trempage ; où elle est réutilisée et celle qui provient de la concentration du débordement d'amidon et du lavage du gâteau d'amidon peut être réutilisée dans le pro- cèdé, par exemple en 16. On introduit de l'eau fraîche dans le sys- terne pour laver l'amidon et on opère à contre-courant.
On peut rendre le procédé ci-avant décrit plus écono- mique et efficace à l'aide de dispositifs de pressurage installés avant les broyeurs à choc 11 et 14 pour réduire la teneur en hu- midité de la matière dégermée au-dessous des 65 à 90 % actuellement obtenus.
Les filtrats provenant de ces dispositifs de pressurage doivent être réintroduits dans le système de lavage à contre-cou- rant au poste le plus rapproché ; parexemple l'eau provenant de la première presse doit être envoyée en 9 ou la*L'eau provenant de la seconde presse doit être mélangée avec le filtrat venant de 13.
REVENDICATIONS
1. Procédé perfectionné de fabrication d'amidon par voie humide à partir de matières contenant de l'amidon, dans lequel le grain comportant l'amidon est soumis à des opérations de trem- @ @@@@@@ page,, de concassage' et de séparation des germes, de manière à obte- nir une matière dégermée humide contenant les enveloppes du grain et l'endosperme non broyé en vue de la séparation ultérieure en ami@ don, gluten et parties cellulosiques, procédé dans lequel on déver- se la matière dégermée humide sur un disque tournant à grande vi- tesse qui lui communique sa vitesse et en provoque le choc contre une surface,
ledit choc étant sensiblement normal à la direction de la matière, ce qui provoque la séparation du gluten et de l'ami- don des parties cellulosiques sans déchiqueter celles-ci, la vites- se périphérique du disque rotatif étant d'au moins 6.300 mètres par minute.
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The present invention relates to the manufacture of starch and starch by-products from starch-containing materials such as cereal grains, for example corn and sorghum, by the wet process. and in particular to improved methods for releasing and separating starch and glutinous from fibrous material containing the starch.
In the manufacture of starch from starchy materials, such as corn and grain sorghum it is customary to
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soak the grains, then draw off the steep liquor and evaporate it to collect the soluble products which it contains. @@ The soaked grain is then ground and subjected, in the presence of water, to operations of separation of the constituents of the corn grain, namely the germ, the cellulose envelope (pericarp) and the endosperm. The endosperm is made up of individual starch granules embedded in a protein matrix that forms gluten.
The usual process consists of coarsely crushing the grain to release the sprouts, separating the sprouts by flotation and then washing them to remove starch and gluten; the residue of the grains containing the husks and the unground endosperm is then subjected to a new grinding and the ground material is subjected to a coarse separation of cellulosic materials, to washing, dewatering or pressing operations in which the Starch and gluten are washed away from the cellulosic part of the grain by passing the material through a series of rotary screens covered with copper cloth or shaking screens. The coarse cellulose residue, which still contains residual starch, is dried and ordinarily used for animal feed.
The mixture of starch, gluten and water from the above operations is then passed through rotary or shaker sieves lined with screen fabrics to remove the fine or "fine" cellulosic residue, which are subjected to screening. washing operations on a series of rotating screens or sheets lined with cloth to separate the "fines" from the starch and gluten. Liquid streams which contain starch, gluten, and water from the germ, coarse cellulose and "fines" separation and washing operations are then mixed and, if necessary. required, adjusted to the proper density by means of filters, centrifuges, etc.
The liquid thus obtained is sent to shallow troughs, slightly inclined (deposit planes) or treated in another way, for example with the aid of centrifuges, with a view to the separation of the gluten and the major part of the friend's water.
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don, which can then be subjected to .one or more washing operations for purification.
Wheel mills have heretofore been used to grind the residue of the grain remaining after removal of the germ by flotation. The action of these crushers is obtained with the aid of large stone grindstones such as have been used for centuries in various types of mills. The bite of these grinding wheels becomes dull quickly and frequent dressing and dressing operations are necessary to refurbish the grinding surfaces in order to obtain satisfactory grinding. These dressing operations are both expensive. the amount of work they require and the fact that each crusher is out of service for about eight hours every five days.
Yet another and probably the main disadvantage of wheel mills is the fact that, proceeding by attrition, the milling involves both cellulosic residues as well as starch. Thus, if one wants to achieve the maximum separation of starch and gluten from the cellulosic parts, it is impossible to avoid the production of a considerable amount of extremely fine cellulosic particles and parts of the cellulose. unground endosperm, collectively referred to as 11 fines, which pass through a sieve of 85 to 100 microns, in addition to the larger and more desirable particles.
The variety of sizes of the particles of cellulosic material produced naturally requires the use of varying sizes of separator screen mesh, and in particular silk screen, or the like to separate residual "fines" from starch. Another disadvantage of wheel mills is that they damage not only soft starch granules II but also normal starch granules.
The main object of the present invention is to provide certain improvements to the wet grinding of starchy materials, more particularly an improved process.
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extraction and recovery of starch from degermed crushed grains. It proposes to provide a simplified and more economical process for recovering starch and gluten from starchy materials, the separation of starch and gluten from degermed starchy materials being carried out in such a way that the part consisting of cellulosic materials remains substantially the same particle size as before separation.
It proposes to reduce the number of sieving and washing operations presently required in the wet treatment of the starch materials, which treatment being such as an adjustment of the density of the aqueous starch suspension before sieving or centrifuging operations become unnecessary. It also proposes to provide a process for recycling certain water in the circuit, such that the present improvements in the process of manufacturing the ion by wet route can be easily adapted for application to a circulation system. liquid in closed circuit. Finally, it proposes to substantially eliminate all damage to normal or "soft" starch by burr mills.
The present invention provides a method of making starch wet, comprising subjecting the starchy grains to soaking, crushing and enning operations. removal of the germs, giving a degermed moist material containing the cellulosic envelope and unground endosperm, pouring this degermed moist material onto a high-speed rotating disc which communicates its speed to the material and throws it onto a surface where it undergoes a shock, said shock occurring almost normally in the direction of the material, which causes the separation of gluten and starch from the cellulose parts without shredding it, the peripheral speed of the rotating disc being at least about 6.300 meters per minute.
In accordance with the improved method according to the invention,
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the starchy degermhumid material is subjected to the action of an impact device (called in the industry impact mill), in which the said material is discharged onto a rotor which can be provided with spindles and which turns at a high speed. critical speed and communicates this speed to the material and causes the impact thereof on a surface formed for example by fixed needles or pins, the impact being substantially normal to the direction of the material.
This arrangement allows the material to be centrifuged to be thrown against an object instead of pounding and cutting it, as happens for example in a hammer mill which causes excessive crushing of the cellulosic parts and incidentally the formation of "fines. ".
The shock exerted by the mill described apparently causes the endosperm to detach from the cellulosic parts and separates the starch granules from the gluten matrix without crushing the envelopes.
The effectiveness of the impact on the starchy material depends largely on the speed at which it is thrown against the pins, which itself depends on the speed of the rotor and its diameter. For a 685.8 mm diameter rotor, a speed of about 3000 to 3850 rpm is satisfactory.
Below approximately 3000 revolutions / minute for a rotor of this size, the impact does not appear to be sufficient to cause the starch and gluten to detach from the fibers. The maximum speed for each rotor is that at which the machine can operate safely, If smaller rotors are used, the speed must be proportionally greater, and vice versa Expressed as peripheral speed, the minimum speed for any rotor is about 6,300 meters per minute. A 1016mm rotor spinning at 2,500 rpm is equivalent to a 685.8mm rotor spinning at 3,700 rpm.
For the best results the rotor pins should be 19.05mm in diameter and for a rotor of
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685.8mm, there should be 72 pins with the spacing between pins being 28.57mm. Stator pins should be no less than 12.7mm and no more than 38.1mm apart. If the clearance is less than 12.7 mm, blockages will occur and if it is greater than 38.1 mm, a certain amount of material passes through without being subjected to the full speed of the rotor. . For the 685.8mm rotor, there should be 84 19.05 stator pins. mm in diameter, spaced approximately 27 mm apart.
The clearance between the rotor and stator pins must be sufficient so that they do not collide with each other, but it must not be large enough to reduce the impact efficiency of the rotor. Generally speaking, a clearance of about 12.7 to 50.8 mm is satisfactory; the preferred clearance being 12.7mm. It is preferable that the impact crusher rotor is horizontal, an arrangement which ensures excellent distribution over the impact surfaces.
The moist, degermed material subjected to the treatment should have as low a moisture content as possible so that the force required to ensure the operation of the mill is minimum. Commonly used mechanical dewatering devices produce a material with a moisture content between
65 and 90%.
After being subjected to the action of the shock, the moist degermed material is sieved and washed in the ordinary manner with the aid of screening cloths. The resulting cellulosic material, which corresponds to that designated by the expression coarse fiber but which retains a low percentage of starch, as will be seen more fully below, is dried in the usual manner. The liquid containing the starch in suspension leaving the mill, separated from the fiber, is itself separated into starch and glutinous in the usual manner, for example by centrifuging.
The degermed starchy material may be subjected to shock treatment in one or more stages; for example, the cellulose parts
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ques collected after a first pass through the impact mill can be fed into a second impact mill intended for sepa. Remove the real starch and gluten from these husk debris. It is also possible, but less practical, to use a burr mill in the first stage and an impact mill in the second.
The use of an impact crusher in the wet grinding of cereal grains constitutes a clear industrial advance.
First, as has been pointed out, the cellulose parts are not reduced in size so that some sieving and washing operations can be omitted, which has economic advantages. It is thus evident that, if there is a certain quantity of fine cellulosic particles, the major part of them was produced before the use of the impact mill or is specific to the cereal grain. Although the starch content of the cellulose parts from a first impact crushing operation is about the same as that of fibers obtained from a first operation in a burr mill, this advantage in itself represents a great industrial advance.
However, if the cellulosic parts from a first pass through a shock mill are subjected to a second operation in a shock mill, there is a marked decrease in the starch content of these cellulosic parts, as seen. It will be seen more fully in the following, with this additional advantage that the second stage of impact grinding does not form substantially fine, what grinding with a wheel mill does. Reducing the starch content of the cellulosic parts ensures a higher overall starch yield and a better quality protein.
In addition, the quality of the starch is improved, as can be seen from its behavior in its applications, for example as a raw material in the manufacture of glucose.
This improvement could not be fully explained, but it seems to be related to the fine content of the starch.
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The table below highlights these various advantages more precisely.
TABLE I
EMI8.1
<tb> Crusher <SEP> to <SEP> grinding wheels <SEP> Crusher <SEP> to <SEP> shock
<tb>
<tb>
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<tb> 1 <SEP> pass <SEP> 2 <SEP> passes <SEP> 2 <SEP> passes <SEP>
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<tb> Percentage <SEP> of starch <SEP> in <SEP> the
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<tb> <SEP> cellulosic debris <SEP> (washing
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<tb> at the <SEP> laboratory). <SEP> 12.1 <SEP> 8.5 <SEP> 3.6
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<tb> Percentage <SEP> of <SEP> protein <SEP> in
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<tb> gluten <SEP>. <SEP> 62.9 <SEP> 64.8 <SEP> 70.0
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<tb> Refusal <SEP> cellulosic <SEP> to <SEP> sieve <SEP> to
<tb>
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<tb> <SEP> meshs of <SEP> 50 <SEP> microns, mg / liter. <SEP> 240 <SEP> 240 <SEP> 138
<tb>
<tb>
<tb> @
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<tb> Glucose <SEP> <SEP> syrup.
<SEP> Color <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> saccharified <SEP> liquor <SEP> and <SEP> neutral
<tb>
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<tb> read <SEP> (@). <SEP> 3.7 <SEP> 3.6 <SEP> 1.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Glucose <SEP> <SEP> syrup. <SEP> Color <SEP> of the
<tb>
<tb>
<tb> product <SEP> completed <SEP> (@). <SEP> 1.1 <SEP> 1.0 <SEP> 0.7
<tb>
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<tb> Glucose <SEP> <SEP> syrup. <SEP> Color <SEP> after
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<tb> two <SEP> hours <SEP> of <SEP> heating <SEP> after <SEP> 2 <SEP> le8 <SEP> 1.3
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<tb>% <SEP> carbon <SEP> necessary <SEP> for <SEP> deco-
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<tb> lorer <SEP> the finished <SEP> product <SEP>.
<SEP> 0.6 $ 6 <SEP> 0.545 <SEP> 0.418
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<tb> Yield <SEP> in <SEP> starch <SEP> based <SEP> on <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> pass <SEP> to <SEP> crusher <SEP> to <SEP> grinding wheels <SEP> counted
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP>% <SEP> 100 <SEP> 101.8 <SEP> 102.3
<tb>
(@): Measured with a Coleman spectrophotometer.
The action of an impact mill on the degermed starch-containing material results in a more efficient and economical separation into its components than has heretofore been possible.
For example, with the degermed starchy material commonly produced, one obtains) using the impact mill, only 10% of fine cellulosic particles (passing through a sieve with a mesh of 0.8 to 0.6 mm and retained in a sieve at mesh of 0.1 to 0.08 mm) and 90% coarse cellulose particles (retained in a sieve with a mesh of 0.8 to 0.6 mm).
The burr mill, due to its main action which is a shearing action, shreds the cellulosic parts and thus gives a higher percentage of "fines" at the same time as it allows larger parts of the endosperm. of
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The heat generated by the grinding action is apparently sufficient to gelatinize the "soft" starch, and the crushing action of the burr mill causes the breakage of granules ....... "soft" starch. Likewise, heat affects normal starch granules, but to a lesser degree.
Grinders having a large shearing or shaping action are not suitable in the present invention.
Another advantage of the shock mill is its adaptability to automatic adjustment, allowing continuous and smooth operation of the system.
The following detailed description, made with reference to the accompanying drawings, will allow a more complete understanding of the invention. Figure 1 shows a type of impact mill specific to the present invention and Figure 2 shows its application to grinding corn in a wet environment.
According to figure 1, the impact crusher consists essentially of a rotating element 3 housed in a housing 10. The rotating element is provided with impact pins 4 which are mutually equidistically arranged on the periphery of the rotor. . The shaft 1 and the driving pulley 2 ensure the rotation of this element. The housing is provided with stationary pins 5, mutually equidistant. The sump bottom is cone shaped and collects and discharges the processed material. In operation, the material to be treated 7 is discharged onto the rotor 3 in the center or in the vicinity of the center.
This material passes outwardly through the rotor pins 4 and takes an acceleration in the direction of rotation substantially equal to the peripheral speed of the rotor, then is discharged through the pins 5 of the stator, where the inertia of the particles is absorbed. The treated material is then discharged through the outlet opening 6.
Referring to Figure 2, the corn 1 is placed in the soaking tank 2 in which it is subjected to the action of a hot solution of sulfur dioxide. The soaked corn is unloaded
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in the attritor 3, in which it is coarsely ground with detachment of the sprouts, the ground grain and the sprouts being separated in the separator 4. The sprouts, united with those coming from the separator 9, are washed by a stream of manufacturing water 16 (originating from the starch washing operations which will be discussed below). so as to remove the starch adhering to shaker sieves 5 and 6. The washed seeds 23 are sent to a dryer.
The cellulosic particles and the starch suspension from separator 4 are sent to the drip screen 7, the cellulosic particles being crushed again in the attritor 8. The filtrate from the sieve 7 is reintroduced. - produced before the ground mixture enters the separator 9.
The germs from the separator 9 enter the germ washing system (5,6) while the mixture of cellulosic particles and starch passes through the double shaking sieve 10. The sieved products from these two The sieve passes through the impact mill 11 and the cellulosic material from the outlet of the mill is separated from the mixture on the sieve 12. The filtrates from the sieves 10 and 12 are mixed to give the starch milk 22. Cellulosic particles from screen 12 are washed on screen 13 and sent to impact mill 14. After processing in impact mill 14, cellulose particles are washed on screens 15 and 17.
The process water 16 for washing the cellulosic particles is added to the system between the sieves 15 and 17. The cellulosic particles from the sieve 17. are sent to the press 18 and sent to the dryer 21. The cellulosic particles from the sieve 17 are sent to the press 18 and sent to the dryer 21. filtrate from sieve 17 passes through screen 19 and the collected cellulose particles are drained in filter press 20, then sent to drying device 21. Starch milk 22 is separated into gluten and starch. in the usual way, for example using centrifuges.
Manufacturing water from overflowing gluten can
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be returned to the soaking tanks; where it is reused and that which comes from concentrating the starch overflow and washing the starch cake can be reused in the process, for example in 16. Fresh water is introduced into the system. to wash the starch and we operate against the current.
The above-described process can be made more economical and efficient by using pressing devices installed before the impact crushers 11 and 14 to reduce the moisture content of the degermed material below 65 to 90% currently obtained.
The filtrates from these pressing devices must be reintroduced into the backwashing system at the nearest station; for example the water from the first press should be sent to 9 or the * Water from the second press should be mixed with the filtrate from 13.
CLAIMS
1. An improved process for the manufacture of wet starch from starch-containing materials, wherein the grain comprising the starch is subjected to trem- @@@@@@@ page, crushing operations. 'and separation of the sprouts, so as to obtain a moist degermed material containing the husks of the grain and the unground endosperm for subsequent separation into friend, gluten and cellulose parts, a process in which it is devoured. the moist degermed matter on a disc rotating at high speed which communicates its speed to it and causes it to strike against a surface,
said shock being substantially normal to the direction of the material, which causes the separation of the gluten and starch from the cellulosic parts without shredding them, the peripheral speed of the rotating disc being at least 6,300 meters per minute.