CH335045A - Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwandlung von Stärke in Glukose - Google Patents

Description

  Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwandlung von Stärke in Glukose         l::s        sind    viele Versuche gemacht worden,       rin    das ganze     L        mwandlungsverfahren    .     ein-          ,cliliesslich    der Heizung in     einem        Rohrkonver-          rri-        durchzuführen.    Es hat.

   sich aber als sehr       sdiwicrig    erwiesen, einen befriedigenden     Ver-          lattf    des Verfahrens und eine befriedigende  Qualität des Produktes zu erreichen, insbe  sondere in bezug auf die Gleichartigkeit der  11     vd        i'olyse.     



  Die vorliegende Erfindung beruht auf der       Erkenntnis,    dass die     Umwandlung    von     Stärke          Nelcr    erfolgreich     durchgeführt    werden kann,  wenn     inan    sowohl in der Heizungsstufe   auch durch den     Gelatinierungstemperaturbe-          reich    hindurch - als auch in der eigentlichen       1"niwancllung-sstufe    in reinem     Durehlaufver-          faliren    arbeitet,

   und dabei einen einfachen       liolirkonverter    verwendet und einen hohen  Druck als einen zusätzlichen kontrollierenden  Faktor     cles        Hydrolisici'ungsprozesses    einführt.       Demnach    kennzeichnet sieh die     erfindungs-          #emä.sse    Vorrichtung durch eine     Hinterein-          ande.rsehaltung    eines     Wärmeaustausehers    und       eines    Rohrkonverters, die ein zusammenhän  gendes Rohrsystem bilden,     Pumporgane,    die       dazu    dienen, diesem Rohrsystem kontinuier  lich Stärke zuzuführen, derart,

   dass das Rohr  system mit Stärke ganz gefüllt ist, sowie  Steuermittel zur Steuerung des Ablaufes vom       Rohrsystem,    und die Verhältnisse derart sind,       class    der Stärkestrom auf einer     Temperatur     von     über    l00  C und auf einem den Druck    von gesättigtem Dampf bei der erwähnten       Temperatur    wenigstens um soviel überstei  genden Druck gehalten wird, dass an keiner  Stelle des kontinuierlichen Stromes freier  Dampf auftreten kann.  



  Die     Erfindung    soll im folgenden an Hand  von in der Zeichnung dargestellten: Beispielen       rj        äher    beschrieben werden.  



       Fig.    1 zeigt schematisch eine Ausführungs  form der Vorrichtung mit einem Rohrkon  verter,       Fig.    2 eine geänderte Ausführung des  Auslaufendes des Rohrkonverters,       Fig.    3 einen Längsschnitt durch einen       Wärmeaustauscher,          Fig.    4-6 Querschnitte nach den Linien       IV-IV,    V -V und     VI-VI    in     Fig.    3,       Fig.    7 einen Längsschnitt durch einen  Teil der Rohrleitung, in dem die Neutralisa  tion vor sich geht, und       Fig.    8-10 Querschnitte nach den Linien       VIII-VIII,

          IX-IX    und     X-X    in     Fig.    7.  In     Fig.    1 bezeichnet 2 eine Wanne, aus  der eine gesäuerte Stärkeflüssigkeit oder ein       gesäuerter    Stärkebrei 4 mit Hilfe einer  Pumpe 8, die durch ein Rohr 10 mit dem  Boden der Wanne 2 verbunden ist, in die  Rohrleitung 6 gepumpt wird. Der Stärkebrei  kann der Wanne 2 von einer beliebigen Ver  sorgungsquelle zugeführt oder in der Wanne  selbst zubereitet werden. Das Säuern des  Stärkebreies oder der Stärkeflüssigkeit ge-      schiebt im allgemeinen mit Hilfe von Salz  säure oder Schwefelsäure.

   Doch können auch  andere Säuren benutzt oder die Säure bei  spielsweise ganz oder teilweise durch gewisse       lIetallsalze    ersetzt. werden.  



  Die Pumpe 8 kann vorteilhaft von hin und  her gehender Art sein, wie z. B. eine     Kolben-          oder        14lembranpumpe,    Lind sie kann mit. be  kannten     -Mitteln,    wie eine Handhabe 12 aus  , gestattet sein, um den wirksamen Hub der       Pumpe    und die in jedem Hub in das Rohr 6  eingepumpte Flüssigkeitsmenge regeln zu  können.  



  Von der Rohrleitung 6 fliesst die Stärke  durch den     Wärmeaustauscher        1.1    in den Rohr  konverter 15, der die Form eines spiralför  migen Rohres hat, wobei letzterer und ein.  Teil des     Wärmeaustauschers        14:    in einem iso  lierenden Gefäss 16 eingeschlossen sind.

   Vom       i    Rohrkonverter 15 fliesst die umgewandelte  Stärke in einem Rohr 17, in das mit der  Pumpe 19 kontinuierlich ein     Neutralisat.ions-          mit.tel        eingepresst    wird, und von da.

   aus durch  ein     Ablaufsteuerorgan    18, wie     z.B.    ein Re  duktionsventil, in eine Entspannungskammer  20, in der die Flüssigkeit durch Entspannung  gekühlt wird, wobei der entwickelte Dampf       gewünschtenfalls    für Nutzzwecke abgeleitet       wird.    Schliesslich fliesst die aus der Entspan  nungskammer 20 kommende Flüssigkeit durch  ein Fallrohr 21 ab, dem mit Hilfe eines Zu  fuhrapparates 23 ein     Entfärbungs-    und Klär  mittel zugesetzt wird.  



  Der     Wärmeaustauscher    14 ist in     Fig.    3  detaillierter gezeigt. Der     Wärmeaustauscher     14 umfasst ein Rohr 13, durch welches die  Stärke strömt und das von einem Wärme  mantel 22 umgeben ist, während ein inneres  Heizrohr 24 sich der Länge nach durch das  Rohr 13 erstreckt. Der Wärmemantel 22 und  das innere Heizrohr 24 sind einer gemein  samen     Dampfversorgungsquelle        angesehlos-          sen.    Diese könnten auch getrennt mit. Dampf  gespeist werden. Ausser Dampf können be  liebige andere Heizmittel verwendet werden.  



  Aus der     Fig.    3 geht weiter     hervor,    dass  das innere Heizrohr 24 in gewellter Bahn  durch das Rohr 13 geführt ist. Durch eine    solche Anordnung wird die durch das letzt  genannte Rohr getriebene Stärke durchge  rnischt. Diese     Durchmischung    trägt. dazu bei,  dass alle Teile der Stärke     gleiehmässig    und  schnell erhitzt werden.  



       Gewünschtenfalls    kann das innere Heiz  rohr schraubenförmig ausgebildet sein; es ist  aber vorteilhaft, es abwechselnd in die eine  und die andere Richtung zu biegen, wie es  in     Fig.    3 und in den drei     (Auerschnitten    in       Fig.        .1-6        veransehaulieht    ist. Indessen, wird  eine jede     Unregelmässigkeit    des innern Heiz  rohres oder der Wand des Rohres 13 eine       Durehmisehung    der Stärke     verursachen    und  dadurch gegenüber einer glatten zylindrischen  Form des innern Heizrohres oder des Rohres  7 3 Vorteile zeigen.

   Das innere Heizrohr 24  oder das Rohr 13 könnten auch Erweiterun  gen oder Verengungen     aufweisen,    jedoch ist  es am vorteilhaftesten, den Strömungsquer  schnitt in der ganzen Länge des Rohres 13  im wesentlichen konstant zu halten. .Je nach  den Abmessungen der     Vorrielit.ung    können  mehrere innere Heizungsrohre 24 angewen  det werden, die z. B. spiralförmig     angeordnet          sein    können. Wenn die Pumpe 8, wie oben  beschrieben, als eine hin und     zui,üek    gebende  Pumpe ausgeführt ist, die der Stärke eine       r-hythtniseli    pulsierende     Strönrun-    erteilt,  wird die     Durchtnischung    verbessert.  



  Bei dem gezeigten Beispiel kann das Ab  laufsteuerorgan 18 ein     Reduktionsventil    sein,  das so eingestellt. ist, dass es den     Druck    im       Rohrkonverter    auf einen: im voraus festge  setzten Wert hält. An gewissen Stellen der  Vorrichtung können Instrumente zum Kon  trollieren des Zustandes der Stärke, z. B.       Temperatur,        Druck        und     und Ventile  zur Entnahme von Proben für eine chemische  oder andere Analyse angeschlossen sein.  



  Es ist. ein wichtiger Vorteil dieser Vor  richtung, dass man, da zwischen dem     Heiz-          dampf        Lind    der Stärke keine Berührung statt  findet, den     Druck    im Rohrkonverter auf  einem Wert halten kann, der wesentlich höher  ist als der Druck von gesättigtem Dampf bei  der im Rohrkonverter     herrschenden,    Tempe  ratur. Wesentliche     Faktoren    sind ausser     detir         Druck, die Temperatur, der Säuregehalt und  die Behandlungszeit.

   Wenn die zuletzt ge  nannten Faktoren eine gewisse Grenze über  schreiten, haben sie einen ungünstigen Ein  fluss auf das Endprodukt, während der       Druck    sieh als ein nicht     kritischer        Faktor          er -iesen    hat.

   Schon ein Druck von 50 % über       (lern    Druck von gesättigtem Dampf ergibt be  deutende Vorteile, jedoch soll vorzugsweise  ein Druck von mindestens 100     %    über dem  Druck von gesättigtem Dampf     angewenjdet           -erden.    Die rhythmisch pulsierende Strö  mung wird mit Hilfe der Pumpe 8 erreicht,       .jedoch    könnte man ein     rhythmisch    betätigtes       Ablaufventil    18 benutzen. Es wird jedoch be  merkt, dass die rhythmisch pulsierende     Strö-          inung    nicht unbedingt notwendig ist.

   In       diesem    Fall könnte die Pumpe auf bekannte        'eise    zur Lieferung der Stärkeflüssigkeit bei  einem im voraus bestimmten Druck eingerich  tet werden, während das Ablaufventil gleich  zeitig zur Regelung der     Strömungsgesehwin-          digkeit    durch den Rohrkonverter, unabhängig  Von dem in diesem herrschenden Druck, ein  gerichtet werden könnte.  



  Wegen der     kontinuierlichen)    Arbeitsweise  der Vorrichtung ist die vollständige Über  waehung des Verfahrens und des resultieren  den Produktes sehr einfach, indem man, ohne  den Prozess zu unterbrechen oder in diesen       einzugreifen,    bloss Proben des resultierenden  Produktes und eventuell des Produktes an       zwisehenliegenden;    Stellen der Vorrichtung zu  analysieren braucht, um in -Übereinstimmung  mit den Ergebnissen der Analyse solche Nach  regelungen vorzunehmen, die geeignet sind,  um die     gewünschte    Qualität. des Endproduk  tes zu sichern.  



  Die Umwandlung kann mit einem Mini  i     mum    an Arbeitskraft ausgeführt werden, da  die ganze Vorrichtung vorzugsweise     automa-          tiseh    arbeitet. Ein weiterer Vorteil ist, dass  es wegen der schnellen Erhitzung und des       Durehmisehens    der Stärke im     Wärmeaustau-          Seher    möglich ist, ein verhältnismässig kon  zentriertes     Ausgangsmaterial    zu benutzen, so  dass nur eine verhältnismässig geringe     Wasser-          nienge    aus dem Endprodukt entfernt werden    muss um so mehr als die Erhitzung ohne Ver  dünnung durch eingeblasenen Dampf ausge  führt wird.  



  Die in     Fig.    2 gezeigte     Ausführungsform          der    Vorrichtung unterscheidet sich besonders  von der in     Fig.    1     gezeigten    dadurch, dass die       Entspannungskammer    20 durch     einen.    Kühl  mantel 36 ersetzt ist, der einen Rohrabschnitt  35 unmittelbar nach dem     Konv        erterrohr    um  gibt.  



  Das N     eutralisationsmittel    wird in Form  einer Lösung oder     Aufschlämmung    mit Hilfe  einer Pumpe 42 mit. einer Regelungshandhabe  43 aus einer Wanne 40 in einen Rohrabschnitt  37 gepumpt, der dem Rohrabschnitt 35 folgt  und senkrecht dazu steht.  



  Um eine wirksame Mischung der umge  wandelten Stärke und des     Neutralisations-          mittels    in dem Rohrabschnitt 17     (Fig.    1)  oder 37     (Fig.    2) zu erreichen, kann letzterer  wie in     Fig.    7 gezeigt, ausgeführt sein. Aus  dieser Figur ist. ersichtlich, dass ein Metall  streifen 44 vorgesehen ist, der unregelmässig  gewunden ist, wie aus den, Querschnitten in       Fig.    8-10 hervorgeht.

   Vorzugsweise ist der  Streifen 44 abwechselnd in die eine und die  andere Richtung gewunden und mit solchen  Abmessungen     ausgeführt,    dass er     in    seinem  gewundenen Zustand den Querschnitt. des  Rohrabschnittes nicht vollständig ausfüllt,  sondern nur an     getrennten    Stellen mit. der  Rohrwand in Berührung kommt. Der Strei  fen 44 teilt. somit den freien Querschnitt des       Rohrabsehnittes    nicht in zwei getrennte Hälf  ten,     sondern    erlaubt im Gegenteil das Strömen  der Flüssigkeit um seinen Rand herum. Auf  diese Weise trägt. der Streifen sehr zur Er  zeugung von unregelmässigen Strömungen  bei, so dass er eine umrührende Wirkung auf  die durch den Rohrabschnitt strömende  Stärke ausübt.  



  Das für die Neutralisierung der umge  wandelten Stärke erforderliche     Adsorptions-          und    Klärmittel kann der umgewandelten  Stärke zugesetzt werden. Man kann auch ein       Adsorptions-    oder Klärmittel mit einem Neu  tralisationsmittel mischen und beide gemein-           sain    in den Strom von umgewandelter Stärke  einführen.  



  Das     Adsorptionsmittel    kann z. B. in der       Neutralisationsflüssigkeit    im Behälter 40 auf  geschlemmt. werden.     Fig.        \_'    veranschaulicht  mit punktierten Linien, dass eine     Suspension     des     Adsorptionsmittels    in den Rohrabschnitt  37 in einem nachfolgenden Punkt aus einem  besonderen Behälter 46 durch ein Rohr 18  mit Hilfe einer Pumpe 50 eingeführt werden  kann. Ebenso wie die Pumpe     I-?    kann auch  diese Pumpe eine kontinuierliche sein, ist aber       vorzugsweise    von der pulsierenden Art.

   Der  Rohrabschnitt 37     (Fig.    7) wird dann eine       innige    Mischung des     Adsorptionsmittels    mit  der umgewandelten Stärke sichern.  



  Der     Reinigungsprozess    kann ganz oder teil  weise durch eine auf bekannte Weise vorge  nommene Behandlung in einem     Ionen,austau-          scher    ersetzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur kontinuierlichen C-ni- wandlung von Stärke in Glukose, gekenn zeichnet durch eine Hintereinanderschaltung eines Wärmeaustauschers und eines Rohrkon verters, die ein zusammenhängendes Rohr system bilden, Pumporgane, die dazu dienen, diesem Rohrsystem kontinuierlich Stärke zu zuführen, derart, dass das Rohrsystem mit Stärke ganz gefüllt ist, sowie Steuermittel zur Steuerung des Ablaufes vom Rohrsystem, und die Verhältnisse derart sind,

   dass der Stärke strom auf einer Temperatur von über 100 C und auf einem den Druck von gesättigtem Dampf bei der erwähnten Temperatur wenig stens um so viel übersteigenden Druck gehal ten wird, dass an keiner Stelle des kontinuier lichen Stromes freier Dampf auftreten kann. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Konverter ein Druck vorliegt, welcher denjenigen von ge sättigtem Dampf um wenigstens 50 1/a über steigt. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustau- Seher für die 1)urchströmung der Stärke einen im Querschnitt. ringförmigen.

   Leitungsab schnitt aufweist, dessen Aussen- und Innen wand beheizt sind. 3. Vorrichtung nach t nteransprueh \?, da durch gekennzeichnet, dass die Innenwandun gen des Wärm.eaustausehers, welche den Strö- niungsi@auiii begrenzen, derart gebildet sind, dass sie eine Misehwirkun- auf die durch den Strömungsraum (getriebene Stärke ausüben. 4.

   Vorrichtung nach Unteranspruch ?, da durch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustau- scher ein Rohr, durch welches die Stärke ge trieben wird, einen dieses Rohr umgebenden Wärmemantel und ein im Innern dieses Roh res in dessen Längsrichtung angeordnetes inneres Heizrohr aufweist. Vorrichtung nach Unteransprüchen 3 und 4, dadurch\ gekennzeichnet, dass die Mischwirkung durch die Formgebung des innern Heizrohres erzeugt wird. 6.

   Vorrichtung nach Patentansprueli, da: durch gekennzeichnet, dass die Pumporgane und Ablaufsteuerinittel so ausgeführt sind, dass sie der Stärke eine rliythin.iseh pulsie rende Strömung erteilen.. 7. Vorrielitung nach Unteransprueli 6, da durch #-ekennzeichnet, dass die Pumporgane hin und her gehender Art sind. B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Rohrkonver ter ein finit einer Isolierung uni-ebendes Rohr aufweist und dass der Wärmeaustauseher sieh ins Innere der Isolierung- erstreckt.

   9. Vorrichtung nach Patentansprueli, ge kennzeichnet durch Mittel für den kontinuier lichen Zusatz eines Klär- oder Entfärbungs- mittels zum genannten Rohrsystem an einer Stelle nach dem Rohrkonverter. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch Mittel für den konti nuierlichen Zusatz eines Neut.ralisationsm.it- tels zu dem genannten Rohrsystem an einer Stelle nach dem Rohrkonverter.