ES2604878T3 - Método para la obtención de almidón a partir de plantas que contienen almidón, en especial de tubérculos de patata o de raíces de yuca o leguminosas - Google Patents
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Abstract
Método para la obtención de almidón (11a) a partir de plantas, en especial de tubérculos de patata o de raíz o raíces de yuca o leguminosas caracterizado por los pasos siguientes: A) apertura, en especial por desmenuzado, de las plantas, que contienen almidón y liberación de almidón. B) Separación de las plantas trituradas en una primera fracción (1) rica en almidón y una fracción (2) de fibras relativamente pobre en almidón con relación a aquella C) Tratamiento con alta presión de la fracción (2) de fibras pobre en almidón para la apertura con alta presión liberando almidón adicional. D) Separación de la fracción de fibras pobre en almidón tratada con alta presión en una segunda fracción de fibras rica en almidón y una segunda fracción de fibras pobre en almidón.
Description
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DESCRIPCION
Metodo para la obtencion de almidon a partir de plantas que contienen almidon, en especial de tuberculos de patata o de rafces de yuca o leguminosas
El invento se refiere a un metodo para la obtencion de almidon a partir de plantas, que contienen almidon, en especial tuberculos de patata o rafces de yuca o leguminosas.
La figura 2 divulga un metodo en sf conocido para la obtencion de almidon, en este c aso a partir de patatas. De manera analoga se puede aplicar a la rafz de yuca. La planta "yuca" es conocida con el nombre "mandioca". El rendimiento en almidon de este metodo es del 95 al 97 % en peso referidlo a la cantidad total de almidon en un tuberculo de patata. La parte residual de almidon queda ligado a los componentes vegetales de los tuberculos de patata, respectivamente de las rafces de yuca y hasta ahora no es aprovechable.
Tambien es conocido, que para la apertura de las celulas se sometan las celulas antes del desmenuzado, por ejemplo por medio de un rallado en un dispositivo adecuado para generar una alta presion a una alta presion de esta clase tal, que se produzca la apertura de una parte esencial de las celulas (en especial de mas del 50 % de las celulas). Un metodo de esta clase, respectivamente la "apertura con alta presion" se denominara en lo que sigue en el marco de esta solicitud "apertura de celulas con alta presion". Sin embargo, hasta ahora no ha sido posible obtener con una apertura de celulas con alta presion antes del rallado un aumento esencial del rendimiento en almidon. En relacion con el estado de la tecnica se remite al artfculo siguiente: F. Meuser et al: "Einsatz der Hochdrukhomogenisierung zur Auflosung der Zellstruktur von Starkekartoffeln", (Utilizacion de la homogeneizacion con alta presion para abrir la estructura celular de patatas de almidon) STARCH-STARKE, vol. 36, n° 3.1, enero 1984 (1984-01-01) paginas 73 - 77, XP55080046, ISBN: 0038-9056, DOI: 10.1002/star.19840360302.
Por ello, el objeto del presente invento es crear un metodo, que de lugar a una mejora del rendimiento en almidon, en especial tambien de la obtencion de almidon a partir de componentes vegetales, que ya solo dispongan de un contenido reducido en almidon.
El invento soluciona el problema con las caractensticas de la reivindicacion 1.
El metodo segun el invento para la obtencion de almidon a partir de plantas, que contienen almidon, en especial a partir de tuberculos de patata o de rafz de yuca o de leguminosas posee, segun el objeto de la reivindicacion 1 los siguientes pasos A) a D) sucesivos:
A) Apertura, en especial por desmenuzado, de las plantas, que contienen almidon, liberando almidon.
B) Separacion de las plantas trituradas en muna fraccion (1) rica en almidon y en una fraccion (2) de fibras relativamente pobre en almidon en comparacion con aquella.
C) Tratamiento con alta presion de la fraccion (2) de fibras pobre en almidon para la apertura con alta presion de las celulas para la liberacion de almidon adicional.
D) Separacion de la fraccion (2) de fibras pobre en almidon tratada con alta presion en una segunda fraccion rica en almidon y una segunda fraccion de fibras pobre en almidon.
Debido al paso "C" intermedio de la apertura de las celulas con alta presion de la fraccion pobre en almidon se puede obtener almidon adicional ligado a los componentes vegetales. Esto conduce a una mejora del rendimiento en almidon total del proceso. Asf por ejemplo, en el ensayo se consiguio con los pasos A) y B) un aumento del 2 a 4 % en peso frente al metodo convencional. En comparacion con la apertura con alta presion de las celulas de las plantas, respectivamente de partes de las plantas directamente antes de rallado es sorprendentemente ventajoso, que la apertura de las celulas con alta presion se realice en primer lugar en la fraccion de fibras pobre en almidon, respectivamente mas pobre en almidon (respectivamente en la fraccion de fibras pobre en almidon) en comparacion con el material de partida y que esta fraccion se separe nuevamente en una segunda fraccion rica en almidon y una segunda fraccion de fibras pobre en almidon.
Es ventajoso, que la apertura de las celulas con alta presion tenga lugar con una presion de al menos 10 bar, en especial al menos 20 bar, con especial preferencia de al menos 50 bar. Al aumentar la presion hasta 200 bar generalmente mejora adicionalmente el resultado.
Como instalaciones para generar la alita presion se prestan especialmente bien los homogeneizadores.
Sin embargo, en principio tambien se prestan otros generadores de alta presion, como en especial las extrusionadoras con las que se puede generar una presion suficiente para la apertura de las celulas con alta presion.
En un paso E), que se halla a continuacion del paso D), tiene lugar con preferencia un transformacion ulterior de la primera o de la segunda fraccion rica en almidon en almidon con medidas en sf conocidas.
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La primera apertura por desmenuzado de las plantas, que contienen almidon, puede tener lugar por medio de un rallado con un rallador: Con el rallado se rompen las celulas de la planta y se libera almidon. La separacion de las plantas desmenuzadas en el paso A) y/o en la primera fraccion de fibras pobre en almidon en el paso D), puede tener lugar por medio de un cribado, en especial con cribas fijas o con cribas rotativas.
La primera fraccion de fibras rica en almidon puede estar formada por leche de almidon o por leche de almidon y fibras finas.
De acuerdo con una variante del metodo segun el invento se separa nuevamente la primea fraccion de fibras pobre en almidon adicionalmente, respectivamente nuevamente en fibras pobres en almidon y fibras ricas en almidon. Solo las fibras ricas en almidon se someten en esta variante a la apertura con alta presion para la liberacion de almidon. La ventaja de esta variante reside en el hecho de que se reduce la inversion y se consigue un ahorro de energfa.
Para la separacion de las fracciones en el paso A) y/o en el paso D) se recomienda tambien una separacion multiple, respectivamente en varios escalones, en especial un cribado multiple. Con ello es posible ajustar la pureza necesaria, segun el tamano de la malla de la criba y la intensidad de la separacion, en especial del cribado.
La transformacion ulterior de la primera y/o de la segunda fraccion de fibras en almidon puede comprender uno de los pasos siguientes, en especial en este orden:
D.1 Lavado del almidon
D.2 Deshidratacion del almidon y/o
D.3 Secado.
En este caso es especialmente ventajoso, que las dos fracciones fibras ricas en almidon se reunan antes del procesamiento ulterior para minimizar el trabajo.
El objeto del invento se describira con detalle en lo que sigue por medio del dibujo. En el muestran:
La figura 1, un detalle de un diagrama del metodo.
La figura 2, un diagrama del metodo de un metodo ya conocido para la obtencion de almidon a partir de plantas ricas en almidon.
Las figuras 3, 4, diagramas de un ensayo.
En la figura 2 se representa un diagrama, que describe un metodo conocido para la obtencion de almidon 11a. En lo que sigue se describira con detalle la obtencion de almidon a partir de tuberculos de patata. Sin embargo, el metodo no esta limitado a patatas, sino que tambien se puede aplicar para la obtencion de almidon a partir de otras plantas, que contengan almidon, en especial a rafces de yuca y a leguminosas (guisantes o judfas, obtencion de almidon de guisantes o de judfas).
Partiendo de una cantidad de patatas, respectivamente rafces 1 de yuca cosechadas tiene lugar en primer lugar la eliminacion de las piedras y el lavado 2 en una instalacion de lavado y de eliminacion de piedras, por ejemplo una maquina de lavado con tambor.
A continuacion tiene lugar el desmenuzado de las patatas, respectivamente rafces de yuca. Esto se puede realizar por medio de una desintegracion 3 por medio de un triturador o un rallador, en especial un ultrarrallador. Segun la cantidad de patatas, respectivamente rafces de yuca se pueden utilizar los ultrarralladores del solicitante con la denominacion HRD, por ejemplo HRD 300, 400, 500 o 600. Durante el rallado es abierta la mayoria de las celulas por medio del tratamiento mecanico y el almidon se libera en agua. Durante el rallado se forman, por lo tanto, leche de almidon y fibras vegetales.
Para el rallado de las rafces de yuca se agrega generalmente agua de proceso.
De esta manera se pueden obtener en la actualidad con los ultrarralladores de la solicitante el 95 a 97 % en peso del contenido total en almidon de un tuberculo de patata. Un 3 a 5 % en peso de almidon permanece correspondientemente en las fibras vegetales. Despues del rallado de las patatas, respectivamente la rafz de yuca puede tener lugar una eliminacion 4 opcional de la arena.
A continuacion se separan - eventualmente despues de una separacion por centrifugado del agua de fruta, con preferencia en un decantador 16 - las fibras vegetales, en especial por cribado 5, de la leche de almidon. Esto equivale a una separacion de las plantas desmenuzadas en una primera fraccion de fibras rica en almidon y en una
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fraccion de fibras pobre en almidon, siendo en este caso la fraccion de fibras rica en almidon la leche de almidon y la fraccion de fibras pobre en almidon las fibras vegetales.
A continuacion tiene lugar una deshidratacion 12 de las fibras vegetales, que se extraen despues del proceso como pulpa 13 de fibras.
Por el contrario, la leche de almidon se transforma despues del paso 5 en almidon. Esto se realiza en primer lugar por medio de un lavado 6 del almidon con el que se purifica adicionalmente la leche de almidon. Para ello se agrega agua 7 de lavado. A partir del agua de lavado se recupera despues del lavado de la leche de almidon el almidon en una recuperacion 8 de almidon, que se devuelve a la leche de almidon no lavada antes del lavado 6 del almidon. El agua de lavado se extrae a continuacion del proceso en forma de agua 9 de uso industrial.
La fraccion de almidon de la recuperacion 8 de almidon puede contener todavfa fibras finamente repartidas. Esta fraccion se elimina por medio de un cribado de fibras finas.
La leche de almidon lavada se libera despues en una deshidratacion 10 de almidon de la mayor parte de agua. El agua eliminada en este proceso se agrega al agua 7 de lavado del proceso 6 de lavado del almidon.
El almidon deshidratado se separa finalmente en un secado 11 del agua residual y eventualmente se empaqueta.
En un metodo de esta clase se puede integrar la modificacion segun el invento del metodo representada en la figura 1.
Partiendo de una cantidad inicial de patatas, respectivamente rafces de yuca tiene lugar, de manera analoga al metodo en la figura 1, una eliminacion de piedras y un lavado 2, asf como el desmenuzado siguiente, con preferencia por rallado 3.
Despues del rallado tambien puede tener lugar igual que antes una eliminacion de la arena.
Con preferencia tiene lugar en 16 una separacion del agua de fruta, en especial en la transformacion de patatas.
Despues tiene lugar una separacion, en especial por cribado 5, en la que las patatas, respectivamente las rafces de yuca ralladas se separan en una primera fraccion A de fibras rica en almidon y una primera fraccion de fibras pobre en almidon de las fibras B vegetales.
Esta primera fraccion de fibras pobre en almidon de las fibras B vegetales se somete despues a una apertura 14 de las celulas con alta presion. En ella se llevan las fibras vegetales a una apertura de las celulas con alta presion.
Se comprobo, que con este paso adicional del tratamiento se puede separar la mayor parte del almidon remanente en las fibras vegetales. Con ello se puede incrementar el rendimiento en un 2 a 4 % en peso adicional del contenido total en almidon en un tuberculo de patata, respectivamente en las rafces de yuca, de manera, que se puede obtener a partir del tuberculo de patata almidon hasta el 99 % en peso.
El almidon obtenido adicionalmente con la apertura 14 de las celulas con alta presion puede ser procesado posteriormente separado de la primera fraccion de fibras rica en almidon separada de la
leche de almidon con el cribado.
Sin embargo, es especialmente ventajoso, que el almidon obtenido con la apertura 14 con alta presion se agregue a la leche de almidon formada durante la separacion, especialmente el cribado 5, de manera, que no se producen costes adicionales debidos al tratamiento separado del almidon obtenido adicionalmente.
Para ello se puede separar el almidon por medio de una separacion, en especial cribado, - no representada aqrn con detalle - como segunda fraccion de fibras rica en almidon de la segunda fraccion de fibras pobre en almidon de las fibras vegetales.
Antes de agregar la segunda fraccion de fibras rica en almidon a la primera fraccion de fibras rica en almidon de leche A de almidon puede tener lugar una segunda separacion 15, en especial por cribado, de la segunda fraccion de fibras rica en almidon.
De manera opcional tambien es posible reunir la primera fraccion de fibras rica en almidon de la leche A de almidon y la segunda fraccion de fibras rica en almidon antes o durante la segunda separacion, en especial el cribado, de manera, que la primera fraccion de leche de almidon sea sometida a la segunda separacion, en especial al cribado. De este manera tambien es posible obtener una pureza mejorada de la primera fraccion de leche A de almidon, con
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lo que el paso siguiente 6 de lavado del almidon se puede realizar con un coste reducido, en especial con una menor cantidad de agua 7 de lavado.
Al paso del lavado 7 del almidon siguen con preferencia los restantes pasos del proceso del tratamiento ulterior, como se reproducen en la figura 1.
Con el paso adicional de la apertura 14 de las celulas con alta presion tambien es posible optimizar y modificar adicionalmente de manera ventajosa los pasos de metodo en sf conocidos de la figura 1. Esto se describira con detalle en lo que sigue.
Despues del rallado 3 se puede separar las patatas, respectivamente las rafces de yuca ralladas, respectivamente la pulpa de patata, respectivamente la pulpa de yuca en una fraccion basta y una fraccion fina por separacion, en especial cribado 5. La separacion puede tener lugar en este caso por medio de una separacion, en especial por cribado con una criba estacionaria, por ejemplo una cinta de cribado (sieve band) o una criba rotativa. La separacion, en especial el cribado 5 sirve en especial para separar, como ya se describio mas arriba, las fibras del almidon, respectivamente de la leche de almidon.
Tambien cabe imaginar, que con la separacion, en especial el cribado 5, tiene lugar una separacion de una primera fraccion pobre en almidon de fibras bastas de una primera fraccion rica en almidon de fibras finas y almidon. La ventaja de este proceder frente ala separacion completa, mencionada mas arriba, de almidon y fibras es que solo se somete a la apertura 14 de la celulas con alta presion siguiente la fraccion esencialmente menor de fibras bastas, con lo que es posible utilizar un dispositivo generador de alta presion relativamente menor.
En la apertura 14 con alta presion se agrega al homogeneizador la fraccion de fibras completa o la fraccion de fibras bastas.
En el interior del dispositivo generador de la alta presion, en especial del homogeneizador, se lleva el material de fibras con preferencia a una ranura pequena con una presion de con preferencia al menos 20, en especial al menos 50 a 150, con preferencia hasta 150 bar. Debido a las elevadas fuerzas de cizallamiento se obtiene con la alta presion una apertura de las celulas y se libera almidon de las fibras.
A continuacion se separa el almidon abierto despues de la apertura con alta presion por separacion, en especial cribado, de la fraccion de pulpa y se reune en contracorriente con el resto de la leche de almidon.
En lo que sigue se describira un ensayo.
El material de fibra de una fabrica europea de almidon despues del cuarto paso de una extraccion con criba centnfuga en varios escalones (pasos A y B) se transformo ulteriormente como fraccion pobre en almidon, para probar la eficacia de los pasos C y D.
Se utilizo una muestra de 1000 kg, que contema aproximadamente un 5 % de material en fibra (sobre la base de la mase seca (dry solids)).
La muestra se diluyo con agua (potable, tap water) hasta una concentracion con un 2 % de masa seca, lo que es eventualmente ventajoso antes de la homogeneizacion.
La concentracion del almidon en las fibras fue de aproximadamente el 22 % (contenido en almidon seco de la totalidad de la masa seca) y se hallaba esencialmente en forma de almidon ligado (17 % y 5 % de almidon libre).
El material de fibras diluido se bombeo a un homogeneizador de alta presion. (GEA Niro Soavi type S3006 H-a). La presion en el homogeneizador se vario entre 50 y 150 bar. La salida/el material de salida del homogeneizador se condujo a un recipiente. El material homogeneizado se bombeo despues del contenedor a traves de una criba vibratoria (Sweco Typ L 524) para separar por medio del cribado las fibras bastas del almidon.
Se tomaron muestras, que se analizaron con el microscopio. El contenido en almidon se analizo, ademas, con el metodo ICCC168 (metodo con utilizacion de degradacion enzimatica).
El analisis microscopico mostro, que la mayor parte de almidon se separo de .la pulpa de fibras. Tambien se comprobo, que las fibras conservaban un tamano significativo superior a 200 pm.
Los resultados se representan en la tala siguiente: Resultado: con el metodo descrito se puede liberar y separar, en especial por medio de la utilizacion de un homogeneizador, la fraccion preponderante de granos de almidon en las fibras.
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Tambien se observo, que la calidad de las fibras remanentes en la obtencion de almidon es muy buena y que son aprovechables como aditivo fibroso para alimentos, en especial alimentos con un contenido relativamente pequeno en hidratos de carbono ("Low Carb"). Las fibras con almidon reducido se prestan muy bien para la absorcion de agua.
- Presion del homogeneizador (bar)
- Contenido en almidon (almidon seco en relacion con las fibras secas)
- Ligado Libre
- 0
- 17 % 6 %
- 50
- 10 % 12 %
- 100
- 10 % 13 %
- 150
- 8 % 14 %
Finalmente se explicara otro ensayo haciendo referencia a las figuras 3 y 4.
En este ensayo se extrajo material fibroso de una fabrica polaca de almidon de patata despues del tercer escalon de una extraccion por cribado centnfugo (pasos A y B) con varios escalones y se proceso ulteriormente como fraccion pobre en almidon, para probar la eficiencia de los pasos C y D.
El material fibroso mezclado y diluido con agua se bombeo en primer lugar a un homogeneizador de alta presion (GEA Niro Soavi). La presion en el homogeneizador se ajusto en el ensayo en valores entre 50 y 250 bar (figuras 3, 4).
La pulpa de almidon liberada de las fibras (una muestra de 20 g) se diluyo a continuacion con 10 l de agua y se introdujo en una centrifugadora de laboratorio (rpm: 1000) para separar en el campo centnfugo el almidon para poder determinar la fraccion libre de almidon. El contenido en almidon se determino con el metodo Evans (figura 3, imea inferior "almidon libre").
El material en la salida/material extrafdo del homogeneizador (100 g) se diluyo, ademas, con 15 l de agua y se bombeo a traves de una criba (criba de 100 pm) para separar las fibras. Se recogio el material sobre la criba y se seco durante 24 h en una estufa. De esta manera se puede determinar el peso de la masa seca con un tamano superior a 100 pm por cada 100 g (figura 3, lmea superior "Material > 100 pm).
Al mismo tiempo se tomaron delante y detras del homogeneizador muestras, que se analizaron con el microscopio.
Hasta una presion de 100 bar, el contenido en almidon libre aumenta casi linealmente con la presion. Al seguir aumentando la presion ya no aumenta generalmente de manera digna de mencion el contenido en almidon liberable.
El analisis microscopico simultaneo puso de manifiesto, que se separo de la pulpa de fibras la mayor parte de almidon, de manera especialmente ventajosa con una presion de 100 bar en el homogeneizador. Se comprobo, que las fibras conservaban su tamano esencialmente hasta 100 bar y que el tamano de las fibras se redujo algo con presiones todavfa mayores. La cantidad de almidon liberable en las fibras fue como maximo del 26 % (figura 4).
Este ensayo tambien demostro, que con el metodo descrito se puede liberar y separar con la alta presion, en especial utilizando un homogeneizador, la mayor parte de los granos de almidon contenidos en la fibras. En la fabrica de almidon se puede incrementar de esta manera el rendimiento y la cantidad de almidon obtenible a partir de las plantas a tratar.
SfMBOLOS DE REFERENCIA
1 Patatas
2 Eliminar piedras y lavar
3 Rallado
4 Eliminacion de arena
4a Arena
5 Separacion, en especial cribado
6 Lavado del almidon
7 Agua de lavado
8 Recuperacion del almidon
8a Cribado
9 Agua de uso industrial
10 Deshidratacion del almidon
11 Secado
- 11a
- Almidon
- 12 13 14 5 15 16 A B
- Deshidratacion Pulpa de fibras Apertura de las celdas con alta presion Separacion, en especial cribado Decantador Leche de almidon Fibras vegetales
- 10
Claims (13)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Metodo para la obtencion de almidon (11a) a partir de plantas, en especial de tuberculos de patata o de ra^z o rafces de yuca o leguminosas caracterizado por los pasos siguientes:A) apertura, en especial por desmenuzado, de las plantas, que contienen almidon y liberacion de almidon.B) Separacion de las plantas trituradas en una primera fraccion (1) rica en almidon y una fraccion (2) de fibras relativamente pobre en almidon con relacion a aquellaC) Tratamiento con alta presion de la fraccion (2) de fibras pobre en almidon para la apertura con alta presion liberando almidon adicional.D) Separacion de la fraccion de fibras pobre en almidon tratada con alta presion en una segunda fraccion de fibras rica en almidon y una segunda fraccion de fibras pobre en almidon.
- 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que antes del desmenuzado de las plantas, que contienen almidon, liberando almidon tienen lugar un lavado y una eliminacion (2) de piedras de las plantas.
- 3. Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el desmenuzado de las plantas, que contienen almidon, tiene lugar por rallado (3).
- 4. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la separacion de las plantas trituradas en el paso A y/o en la primera fraccion de fibras pobre en almidon en el paso D tiene lugar por separacion, en especial por cribado (5).
- 5. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la apertura de las celulas con alta presion tiene lugar con una presion de al menos 10 bar, en especial al menos 20 bar, con especial preferencia al menos 50 bar.
- 6. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la apertura (14) con alta presion tiene lugar con una presion maxima de 150 bar, en especial maxima de 250 bar.
- 7. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera fraccion de fibras rica en almidon se compone de leche (A) de almidon.
- 8. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la primera fraccion de fibras rica en almidon se compone de leche (A) de almidon y de fibras finas.
- 9. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la separacion de las plantes desmenuzadas en el paso (A) y/o en la primera fraccion de fibras pobre en almidon en el paso D tiene lugar por medio de una separacion multiple, en especial cribado (5, 15).
- 10. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el trasformacion ulterior de la primera y/o de la segunda fraccion de fibras rica en almidon en almidon comprende uno o varios de los siguientes pasos en el siguiente orden:D.1 Lavado (6) del almidonD.2 Deshidratado (10) del almidon y/oD.3 Secado (11).
- 11. Metodo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que durante el lavado (6) del almidon se agrega agua (7) de lavado, sometiendo despues el agua (7) de lavado a una recuperacion (8) de almidon.
- 12. Metodo segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado por que el almidon recuperado del agua (7) de lavado se somete a un cribado (8a) de fibras vegetales.
- 13. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el rendimiento en almidon del metodo es al menos del 98 % en peso, con preferencia el 99 % en peso del contenido total en almidon de un tuberculo de patata.
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