SU663269A3 - Способ обработки растительных материалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области обработки растительных материалов, таких как люцерна, дл ; превращени  их в обезвоженный концентрат и/или дл  извлечени  содерж шихс  в них протеинов.

Известен способ, согласно которому растительное сырье, такое как люцерна, подвергают обработке дегидратацией, при этом материал до или после прессовани  вводитс  в зону, имеющую высокую температуру, поддерживаемую нагревательными средствами . Дл  нагрева, используют горелки, которые потребл ют газовое или жидкое топливо , например мазут.

Недостатком этого способа  вл етс  потребление большого количества энергии при дегидратации, кроме того, последующа  обработка обезвоженного материала и/или сока , или полученной сыворотки также св зана с расходом энергии.

Цель изобретени  - повысить эффективность способа обработки растительных материалов , преиму1цественно люцерны, за счет использовани  энергии газообразных продуктов дегидратации.

Дл  достижени  этой цели растительное сырье подвергают прессованию, получают

сок -и жмых, жмых обезвоживают при высокой температуре. Образующиес при обезвоживании газообразные продукты с температурой близкой к 100°С при атмосферном давлении, имеющие высокое содержащие вод ного пара, пропускают (по крайней мере часть этих газообразных продуктов) над одной поверхностью обмена, чтобы сконденсировать по крайней мере частично содержащиес  в них вод ной пар. Сконденсированную воду удал ют или возвращают и используют выделенное из газообразных продуктов в процессе конденсации тепло вод ного пара при последовательной обработке жмыха ш/или прессованного сока, котора  требует подвода внешнего тепла по известному способу.

Газообразные продукты, полученные в результате дегидратации, содержат значительное количество вод ного пара, который обычно выбрасываетс  в атмосферу. Часто в горелках, примен емых дл  нагрева зоны дегидратации, необходимо разбавл ть газы сгорани , чтобы не достигать очень высоких температур. В услови х изобретени  предпочтительно разбавл ть самими газообразными продуктами путем их рециркулировани , а нечистым воздухом. Таким образ6м ,вь1ход сушки улучшаетс  и влажность газообразных продуктов повышаетс . Температура в зоне дегидратации может достигать 1200°С, но можно получить температуру до 800°С и даже ниже в случае частичной рециркул ции газообразных продуктов , чтобы не нанести вред растительным материалам. ., Таким образом, согласно изобретению исПотгьзуют тепло, имеюшеес  в газообразных Продуктах дегидратации, в основном благо Дарй конденсации с6дёржа1дег6с в них вод ного па:ра. . ,--,, -.. Кроме того, в предлагаемом способе объедин ют выделение газообразных продуктов с предварительной операцией прессовани  сырь . Газообразные продукты, используемые со гласно изобретению Дл  вШёлеШ  тепла путемох:лаждени  и конденсаций части вод ного пара, имеют следуюшие характерис ХШЕГ ..,..-,„.,,-..,-.,-.Температура , °С 100-120 Средний весовой состав, %: углекислый газ /) о у jO 35-45 вод ной пар 40-50 азот 2,5-7,5, кислород Газообразные Продукты нахбД тс  практически под атмосферным давлением. Количество этих продуктов зависит от первоначальной влажности И Степени прессовани  фураЖа: - Так, фураж, содержавший 20% сухого материала, довели прессованием до 27 %-но гб содёржани  сухого вещества путем удалени  сока до 10,5%, при этом вес имеюшихс  газообразных продуктов составл л около 1 т на 1 т сырого продукта или 5-7т на 1 т гранулированного прессованного фуража . В качестве жидкости обме}1а с газообразными продуктами можно использовать воду или другую жидкость, предпочтительно содержащую воду. Предпочтительной жидкостью обмена  вл етс  вода. Максимальное содержание пара ъ газообразных продуктах определ етс  давлением пара, насыщенного при той температуре, до которой они охлаждены, и .избыток пара неизбежно конденсируетс . . . . , ., , Количество сконденсированного пара нарастает тем больше, чем больше нарастает абсолютна  влажность газообразных про ДуКтЬв перед охлаждением, поэтому выгодно осуществл ть сгорание с минимальным избытком воздуха, но также необходимо испОльЗовать рециркул цию газообразных продуктов дл  ограничени  температуры химического воздействи . Снйжение температуры газообразных нро дуйтов  вл етс , следоватёльноГй тоадйкой теп. а, которое может бытьочён ь 5й 3Чйтельным и больша  часть которого образуетс  из скрытой теплоты путем конденсации, ос .тальна  часть образуетс  за счет охлаждени  газа. Например, в случае горени  с 25 %-ным избытком воздуха выдел етс  более 90 % тепла, содержащегос  в паре, если охлаждение достигает 60°С. Согласно изобретению предусматриваетс  использование тепла, выделенного в газообразных продуктах дегидратаций , во врем  последующей обработки продуктов дегидратации и других продуктов, участвующих в процессах, использующих растительные вещества, в частности люцерну . Согласно предпочтительному варианту ре ализации изобретени  выделение тепла из газообразных продуктов дегидратации осуществл ют путем обработки выпариванием сыворотки жидкого вещества, полученного из прессованного сока. Выпаривание производитс  обычным методом с целью концентрации сывОрОтки, а именно за одну системйтическую многократного воздействи  с термокомпрессией или без нее, сыворбтка циркулирует в целом какпротивоток нагретой жидкости (в общем случае вод ному пару). В соответствии с изобретением используют по крайней мере частично газообразньтг продукты дегидратации, такие как нагрета  жидкость, на первом этапе действи  выпарного аппарата, предусмотренного дл  концентрации сыворотки, и собирают , или удал ют конденсаты, образующиес  при охлаждении газообразных продуктов (кислых, если топливо содержит серу). Газообразные продукты дегидратации,использованные дл  концентрации сыворотки, можно выпускать в атмосферу или использовать Дл  предварительного подогрева прессованного сока. В этом случае кислые конденсаты также собирают или удал ют, газообразйгые продукты после отдачи тепла прессованному соку выбрасывают в атмосферу . Согласно изобретению можно искусственно повысить ценность кислых конденсатов на других этапах процесса обработки. Например , сернистокислый ангидрид, присутствуюпшй в газообразных продуктах, превратить в серный ангидрид, затем в серную кислоту в водной среде конденсации. Согласно одному варианту изобретени  кислые конденсаты можно добавл ть к сыворотке с рН, близким к б, чтобы снизить его примерно до 5 (это требуетс  при определенных видах обработки). Согласно другому варианту изобретени  в случае обработки, включающей замачивание растений со щелочью с нагревом или без него, бурый сок, содержащий в растворе протеины и имеющий нейтральный или основной рН, можно добавл ть к кислому конденсату , причем такое подкисление способствует вЫдежний протеинов из сока.

Изобретение охватывает весь суммарный процесс обработки растительных материалов с использованием кислых конденсатов на любом этапе и с нроведением кислой обработки.

Пример . Обработка растительных материалов , в частности зеленых растений, таких как люцерна, проводитс  аналогично описанному в патенте США ° 3823128. ,

Фураж вначале подвергают прессованию, которое дает жмых и зеленый сок. Жмых обезвоживают, зеленый сок подвергают химической обработке, в результате которой его раздел ют на сыворотку и коагул т. Сыворотку концентрируют и м гкую пасту высушивают .;При этом по крайней мере 4 процесса протекают с потреблением тепла: .дегидратаци  жмыха, нагрев сока, высушивание коагул та , концентраци  сыворотки. Например, дл  люцер{1ы средней влажности, подвергаемой нормальному прессованию, потребление тепла на указанные процессы представл ет следующие величины относительно дегидратации непрессованного продукта (%):

Суммарна  дегидратаци 

без рециркул ции100

Суммарна  дегидратаци 

с рециркул цией93

Дегидратаци  жмыха

без рециркул ции50

Дегидратаци  жмыха

с рециркул цией47

Нагрев сока8

Высушивание коагул та7

Концентраци  сыворотки11.

В суммарном процессе, -предусмотренном изобретением, вместе с выделением тепла, содержашегос  в газообразных продуктах дегидратации, можно поставл ть тепло, необходимое дл  концентрации сыворотки, на уровне первого этапа действи  выпарного аппарата или первого выпариваемого вещества . Согласно дополнительному варианту изобретени  газообразные продукты дегидратации могут также служить источником тепла дл  предварительного нагрева сока посредством вспомогательной замкнутой цепи .

Схема этого последнего варианта изобретени  приведена на фиг. 1. Свежий фуражвводитс  по линии 1 в прессовальный аппарат 2, из которого поступают по лини м 3 жмых и 4 - сок, жмых затем подвергаетс  в емкости 5 дегидратации, по линии 6 вводитс  высушенный жмых и по линии 7 - газообразные продукты. По линии 8.происходит подача воздуха в сушильную установку и по ЛИ1ШИ 9 - подача газа сгорани , образующегос  в топливной горелке. Часть газообразных продуктов по линии 10 возвращаетс  в цикл дегидратации.

В соответствии с изобретением оставша с  часть газообразных продуктов по линии 11 вводитс  в первую рабочую часть 12

аппарата дл  выпаривани  сыворотки. Кислые конденсаты, образуюшиес  при конденсации вод ного пара, содержашегос  в газообразных продуктах, собирают или удал ют по линии 13. Первичный (грубый) концентрат сыворотки снова поступает по линии 14 дл  введени  в последовательные части 16 выпарного аппарата, где рециркулирует как противоток пару, вводимому по линии 15. После выпаривани  остаточный пар поступает в выт жную трубу по линии -17, концентрат сыворотки собираетс  по линии 18, и конденсаты собираютс  или удал ютс  по линии 19.

Прессованный сок, отводимый по линии 4 предварительно нагревают довведени  по линии 20 в зону 21, где он подвергаетс  химической и/или термической обработке известным способом и разделению. В результате образуютс  м гка  п«ста, отводима  по линии 22, сыворотка - по линии 23. Сыворотку пропускают в первую рабочую часть 12 выпарного аппарата. А1 гкую насту высушивают в емкости 24 и по линии 25 отбирают концентрированный протеин.

В соответствии с изобретением газообразные продукты, отводимые по линии 11, после прохождени  через первую рабочую часть 12 выпарного аппарата направл ютс  по линии 26 в систему обмена 27. После отдачи остаточного тепла газообразные продукты выбрасывают в атмосферу по линии 28. Кислые конденсаты собирают или удал ют по линии 29. Линией 30 схематически представлена замкнута  цепь воды или другой жидкости , котора  после поглощени  тепла путем теплового обмена с газообразными продуктами , введенными по линии 26, выдел ет тепло дл  сока, чтобы поставл ть предварительно нагретый сок по линии 20.

В рассмотренном варианте газообразные нродукты используют сначала дл  выпаривани  сыворотки, а затем дл  нагрев.ч сока. Возможны варианты, в которых газообразные продукты используют только дл  одной кли другой указанной операции.

Использование способа согласно изобретению приносит значительную экономию, как показывают приведенные ниже данные потреблени  тепла (/о относительно дегидратации непрессованного продукта). Интегральна  дегидратаци  без рециркул ции100

Интегральна  дегидратаци  с рециркул цией93

Прессование -+ дегидратаци  без рециркул ции76

Прессование + дегидратаци  с рециркул цией73

Прессование + дегидратаци  с рециркул цией + газообразные продукты дл  концентрации и предварительного нагрева сока (способ согласно изобретению )59

.

;r ;-0 5--V - i- - i ii r; e S

Claims (4)

1 :., . .-i.-Конечно , соотношение между количест /во;й вБщёленногр тепла. и количеГством поставл ёмым наразличньге пршТёссы . мен етс  в зависимости от первоначальной влажности и степени прессовани . Подвод тепла остаетс  необходимым, во всех случа х ив пропорци х, м1ен ющихс  в зависимости от приведенных условий. Пример

2. Изобретение можно осуществл ть в виде суммарного процесса. В этом случае практически способ осуществл етс  в основном так же, как и в примере 1. Существенное различие заклюд Т. ,Р обработке сока, котора в этом случае раздел;ена ка две последовательные стадии осаждени -разделени . Продукт концентрации сам разделен на две части, чтобы получить, с одной стороны, фракциюхлоропластов, где наход тс  ъ основном пигменты, и, с другой стороны, фракцию цитоплазмы. При применении такого способа мбжнО вь1ГОда(Э использовать тепло, имеющеес  во влажных газообразных продуктах дегидратац}1и дл  кбйВДМрТЦИи саворотаи и до2Тб7Г11й1-ельн6, если есть необходимость, дл  нагрева зеле ffOTO сбка. Пример

3. Изобретение также осуществл ют в виде суммарного процесса,, В данном случае сырой фураж сначала замачивают в прессованной сыворотке, ре циркулирующей в подогреваемой притемпературе достаточной дл  осаждени  и сохранени  в растительных ткан х наибольшего количества протеина. После прессовани  жмых обезвоживают, сыворотку частичНЪ подогревают дл  рециркул ции в направлении операции предварительного смачивани . Остаток сыворс/ткИ концентрируют известным способом. По существу Ури процесса протекают с потреблением тепла: дегидратаци  жмыха, нагрев- рециркулирующей , концентраци  сыворотки путем выпаривани . В случае обработки люцерны средней вл аЖГсЯ;тТЯ й нормга ЛБНОго преСГОванй  цотребление тепла представл ет следующие величийй относительно дегидратации непрессованного продукта (%): Интегральна  дегидратаци  без рециркул ции И нтегральна  дегидратаци  с рециркул цией Дегидратаци  жмыха, нагретого без рециркул ции Дегидратаци  жмыха, нагретого с рециркул цией ,, - : ВысуИтваТПтГсБГШрЪТМ ------------с рециркул цией24 Концентраци  сыворотки14 Согласно изобр етению можно выгодно использовать влажные газообразныепродукты дегидратации, чтобы поставл ть все необходимое тепло в первую раб6чу ю часть выпарного аппарата, предустйотренного дл  кон- v: ; 5sssss i.iШШ Центрации сыворотки с термокомпрессией или без нее. На фиг. 2 приведена схема такого варианта изобретени . Свежий фураж, подаваемый по линии 51, подвергаетс  сначала предварительному смачиванию в устройстве 52 с рециркулирующей и подогреваемой прессованной сывороткой , вводимой по линии 52а. После смачивани  влажный фураж подвергают традиционному прессованию в емкости 53, по линии 54 отвод т жмых и по линии 55 сыворотку . Смачи вающа  жидкость может сама соедин тьс  с сывороткой при помощи трубопровода 56. Сыворотка линии 55 раздел етс  на две части, часть по линии 57 отводитс  дл  рециркул ции, и част;ь по линии 58 - дл  концентрации. Сыворотка по линии 57 проходит в обменный аппарат 59, в котором нагреваетс  вод ным паром, подаваемым по линии 60. На выходе обменного аппарата по линии 52 а отвод т сыворотку , которую используют в устройстве смачивани  52. Жмых, отводимый по линии 54, подвергаетс  дегидратации в емкости 61, в которую по линии 62 подают воздух, по линии 63 - гор чий газ, образующийс  в топливной горелке, и по линии 64 - некоторое количество рециркулирующих газообразных продуктов. В результате дегидратации по линии 65 отвод т сухой жмых и по 66 - влажные газообразные продукты дегидратации . Последние частично возвращаютс  в цикл дегидратации по линии 64, остальна  их часть по линии 67 вводитс  в первую рабочую часть 68 выпарного аппарата, предусмотренного дл  концентрации сыворотки с термокомпрессией или без нее. Газообразные продукты после выделени  тепла выход т из рабочей части 68 выпарного аппарата и выбрасываютс  в атмосферу по линии 69. Затем собирают или удал ют кислые конденсаты по линии 70. Дл  концентрации сыворотки многократного действи  первичный (грубый) концентрат сыворотки, образующийс  в первой рабочей части 68 выпарного аппарата, вводитс  по линии 71 дл  последующих этапов (обработки) в емкости 72, где движетс  как противоток пару, вводимому по линии 73. На последующих этапах пар поступает в выт жную трубу 74, тогда как конденсаты собираютс  или удал ютс  по линии 75.. Концентрат сыворотки собираетс  по линии 76. Потреблени  тепла составл ет следующие величины (в качестве базы отсчета принимают 100% -ТГуй йНГ6ТраЛьную дегидратацию) :-Интегральна  дегидратаци  без рециркул ции,100 Интегральна  дегидратаци  ,с рециркул цией , , 93 Смачивание + прессование + дегидратаци  без рециркул ции ,70 Смачивание + прессование + , + дегидратации с рециркул цией 67 Смачивание + прессование + + дегидратаци  с рециркул цией -t- выделение тепла в газообразных продуктах дл  концентрации (согласно изобретению )53 Пример

4. Изобретение может также быть применено в виде суммарного процесса в способе, описанном в за вке № 7436627 на франзцуский патент, депонированной 4 но бр  1974 г. (способ обработки зеленых лиственных растении с целью извлечени  протеинов в npeQCOBaHHOM соке и экономичной дегидратации жмыха). В этом способе осуществл ют в процессе предварительного смачивани  химическую или тепловую обработку , благодар  которой экстракт сока содержит еще в растворе наибольшее возможное количество протеинов без пигмента. Беспрерывно обезвоживаетс  жмых и концентрируетс  сыворотка. Выделение тепла из влажных газообразных продуктов дегидратации в данном случае можно еще использовать дл  концентрации сыворотки в первой рабочей части выпарного аппарата с термокомпрессией или без неё. Кроме того, так как теплова  обработка во врем  смачивани  осуществл етс  при средней температуре , например ниже или равной 50°С,можно ,г согласно изобретению предварительно нагреть рециркулирующую сыворотку, выдел   дополнительное тепло газообразных продуктов , уже частично охлажденных в первой рабочей части выпарного аппарата дл  концентрации сыворотки. Это дополнительное использование тепла улучщает тепловой баланс . Согласно изобретению все процессы обработки фуража, такого как люцерна, могут быть обеспечены в целом или частично теплом газообразных продуктов дегидратации , за исключением жмыха, который вс кий раз требует значительного подвода тепла. Формула изобретени  Cnoto6 обработки растительных материалов , преимущественно люцерны, включающий прессование растителъной массы с отделением сока и жмыха с последующим получением из сока сыворотки и обезвоживанием жмыха при высокой температуре, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  эффективности способа, газообразные продукты , образующиес  при обезвоживании жмыха , направл ют на стадию прессовани  растительных материалов и/или дл  обезвоживани  жмыха и тепловой обработки сока при получении сьшоротки.