Способ обработки растительных материалов

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

1 фф е ч ч »

„;663В9

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К ПАЧЕНЧУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 25.02.76 (32) 2324513/30-15 (23) Приоритет — (32) 25.02.75 (31) 7505831 (33) Франция

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 20.05.79 (51) М.К . г

А 23 К 1/14

Государственный квинтет

СССР

Il0 делан изееретеннй н аткрытий (53) УДК 633.31:

:631.577 (088.8) -т:-» (72) Автор изобретения

Иностранец

Оливье де Матан (Франция) Иностранная фирма

«Сосьете д Энтере Коллектиф Агриколь дит:Франс-Люзерн» (Франция) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области обработки растительных материалов, таких как люцерна, для превращения их в обезвоженный концентрат и/или для извлечения содержашихся в них протеинов.

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

Недостатком этого способа является потребление большого количества энергии при дегидратации, кроме того, последующая обработка обезвоженного материала и/или сока, или полученной сыворотки также связана с расходом энергии.

Цель изобретения — повысить эффективность способа обработки растительных материалов, преимущественно люцерны, за счет использования энергии газообразных продуктов дегидратации.

Для достижения этой цели растительное сырье подвергают прессованию, получают

2 сок я жмых, жмых обезвоживают при высокой температуре. Образующиеся при обезвоживании газообразные продукты с температурой близкой к 100 С при атмосферном давлении, имеющие высокое содержащие водяного пара, пропускают (по крайней мере часть этих газообразных продуктов) над одной поверхностью обмена, чтобы сконденсировать по крайней мере частично содержащиеся в них водяной пар. Сконденси10 рованную воду удаляют или возвращают и используют выделенное из газообразных продуктов в процессе конденсации тепло водяного пара при йоследовательной обработке жмыха-и/или прессованного сока, которая требует подвода внешнего тепла по известному способу.

Газообразные продукты, полученные в результате дегидратации, содержат значительное количество водяного пара, который обычно выбрасывается в атмосферу. Часто

20 в горелках, применяемых для нагрева зоны дегидратации, необходимо разбавлять газы сгорания, чтобы не достигать очень высоких температур. В условиях изобретения предпочтительно разбавлять самими газообразными продуктами путем их рециркули663269

55 рования, а не чистым воздухом. Таким образом, "выход сушки улучшается" и влажность газообразных продуктов повышается..

Температура в зоне дегидратации может достигать 1200 С, но можно получить темпе- 5 ратуру до 800 С и даже ниже в случае частичной рециркуляции газообразных продуктов, чтобы не нанести вред растительным материалам.

Таким образом, согласно изобретению исПользуют тепло, имеющееся в газообразных продуктах дегидратации, в основном благодаря конденсации содержащегося в них водяного йара.

Кроме того, в предлагаемом способе объединяют выделение газообразных про- 15 дуктов с предварительной операцией прессования сырья.

Газообразные продукты, используемые согласно изобретению для вйделения тепла путем-охлаждения и конденсации части водяного пара, имеют следующие характерис20 тики:

Температура, С 100 — 120 "

Средний весовой состав, /о. углекислый газ 7,5 — 9,5

25 водяной пар 35 — 45 азот 40 — 50 кислород 2,5 — 7,5, Газообразные продукты находятся практически под атмосферным давлением. Количество этих продуктов зависит от первона- ЗО чальной влажности и степени прессования фуража.

Так, фураж, содержавший 20% сухого материала, довели прессованием до 27%-но" * "го" содержания сухого вещества путем удаления сока до 10,5%, при этом вес имею35 щихся газообразных продуктов составлял около 1 т на 1 т сырого продукта или 5 — 7 т на 1 т гранулированного прессованного фуража.

В качестве жидкости обмена с газооб- 4р разными продуктами можно использовать воду или другую жидкость, предпочтительно содержащую воду. Предпочтительной жидкостью обмена является вода.

Максимальное содержание пара в газообразных продуктах определяется давлени- 45 ем пара, насьпценного при той температуре, до которой они охлаждены, и избыток пара неизбежно конденсируется.

Количество сконденсированного пара нарастает тем больше, чем болыпе нарастает абсолютная влажность газообразных про"дуктов перед охлаждением, поэтому выгодно осуществлять сгорание с минимальным избытком воздуха, но также необходимо использовать рециркуляцию газообразных продуктов -для ограничения температуры хими -ческого воздействия.

Снижение температуры газообразных продуктбв "является, следовательйо, йсточником тепла, которое может оыть очень" значительным и большая часть которого образуется из скрытой теплоты путем конденсации, остальная часть образуется за счет охлаждения газа.

Например, в случае горения с 25%-ным избытком воздуха выделяется более 90 % тепла, содержащегося в паре, если охлаждение достигает 60 С. Согласно изобретению предусматрйвается использование тепла, выделенного в газообразных продуктах дегидратаций, во время последующей обработки продуктов дегидратации и других продуктов, участвующих в процессах, йспользующих растительные вещества, в частности люцерну.

Согласно предпочтительному варианту ре ализации изобретения выделение тепла из газообразных продуктов дегидратации осушествляют путем обработки выпариванием сыворотки жидкого вещества, полученного из прессованного сока. Выпаривание производится обычным методом с целью концентрации сыворотки, а именно за одну систематическую операцию многократного воздействия с термокомпрессией или без нее, сы воротка циркулирует в целом как противоток нагретой жидкости (в общем случае водяному пару). В соответствии с изобретением используют по крайней мере частично газообразные продукты дегидратации, такие как нагретая жйдкость, на первом этапе действия выпарного аппарата, предусмотренного для концентрации сыворотки, и собирают или удаляют конденсаты, образуюшиеся при охлаждении газообразных продуктов (кислых, если топливо содержит серу).

Газообразные продукты дегидратации, использованные для концентрации сыворотки, можно выпускать в атмосферу или использовать для предварительного подогрева прессованного сока. В этом случае кислые конденсаты также собирают или удаляют, газообразФь1е 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, присутствуюгций в газообразных продуктах, превратить в серный ангидрид, затем в серную кислоту в водной среде конденсации.

Согласно одному варианту изобретения кислые конденсаты можно добавлять к сыворотке с рН, близким к 6, чтобы снизить его примерно до 5 (это требуется при определенных видах обработки).

Согласно другому варианту изобретения в случае обработки, включаюшей замачивание растений со щелочью с нагревом или без него, бурый сок, содержащий в растворе протеины и имеющий нейтральный или основной рН, можно добавлять к кислому конденсату, причем такое подкисление способствует выделений протеинов из сока.

663269

В соответствии с изобретением оставшаяся часть газообразных продуктов по линии 1 вводится в первую рабочую часть 12

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

Пример 1. Обработка растительных материалов, в частности зеленых растений, таких как люцерна, проводится аналогично описанному в патенте США ¹ 3823128.

Фураж вначале подвергают прессованию, которое дает жмых и зеленый сок. жмых обезвоживают, зеленый сок подвергают химической обработке, в результате которой его разделяют на сыворотку и коагулят. Сыворотку концентрируют и мягкую пасту высушивают.

При этом по крайней мере 4 процесса протекают с потреблением тепла: дегидратация жмыха, нагрев сока, высушивание коагулята, концентрация сыворотки. Например, для люцерны средней влажности, подвергаемой нормальному прессованию, потребление тепла на указанные процессы представляет следующие величины относительно дегидратации непрессованного продукта (/о):

Суммарная дегидратация без рециркуляции 100

Суммарная дегидратация с рециркуляцией

Дегидратация жмыха без рециркуляции 50

Дегидратация жмыха с рециркуляцией 47

Нагрев сока 8

Высушивание коагулята 7

Концентрация сыворотки 11.

В суммарном процессе, предусмотренном изобретением, вместе с выделением тепла, содержащегося в газообразных продуктах дегидратации, можно поставлять тепло, необходимое для концентрации сыворотки, на уровне первого этапа действия выпарного аппарата или первого выпариваемого вещества. Согласно дополнительному варианту изобретения газообразные продукты дегидратации могут также служить источником тепла для предварительного нагрева сока посредством вспомогательной замкнутой цепи.

Схема этого последнего варианта изобретения приведена на фиг. !. Свежий фуражвводится по линии 1 в прессовя.тьный аппарат 2, из которого поступают по линиям 3 жмых и 4 — сок, жмых затем подвергается в емкости 5 дегидратации, по линии 6 вводится высушенный жмых и по линии 7— газообразные продукты. По линии 8 происходит подача воздуха в сушильную установку и по линии 9 — подача газа сгорания, образующегося в топливной горелке.

Часть газообразных продуктов по линии 10 возвращается в цикл дегидратации.

50 аппарата для выпаривания сыворотки. Кислые конденсаты, образующиеся при конденсации водяного пара, содержащегося в гязообра".íûõ продуктах, собирают или удаляют по линии 13. Первичный (грубый) концентрат сыворотки снова, поступает по линии 14 для введения в последовательные части 16 выпарного аппарата, где рециркулирует как противоток пару, вводимому по линии 15. После выпаривания остаточнь1й пар поступает в вытяжную трубу по линии .:17, концентрат сыворотки собирается по линии 18, и конденсаты собираются или удаляются по линии 19.

Прессованный сок, отводимый по линии 4 предварительно нагревают до введения по линии 20 в зону 21, где он подвергается химической и/или термической обработке известным способом и разделению. В результате образуются мягкая 1 иста, отводимая

20 по линии 22, сыворотка — по линии 23.

Сыворотку пропускают в первую рабочую часть 12 выпарного аппарата. Мягкую пасту высушивают в емкости 24 и по линии

25 отбирают концентрированный протеин.

В соответствии с изобретением газообраз25 HblE продукты, Отводимые по линии 1 1, после прохождения через первую рабочую часть

12 выпарного аппарата направляются по линии 26 в систему обмена 27. После отдачи остаточного тепла газообразные продукты выбрасывают в атмосферу по линии 28. Кислые конденсаты собирают или удаляют по линии 29. Линие" 30 схематически представлена замкнутая цепь воды или другой жидкости, которая после поглощения тепла путем теплового обмена с газообразными продуктами, введенными по линии 26, выделяет тепло для сока, чтобы поставлять предварительно нагретый сок по линии 20.

В рассмотренном варианте газообразные продукты используют сначала для выпаривания сыворотки, а затем для нагрева сока.

40 Возможны варианты, в которых газообразные продукты используют только для одной

i или другой указанной операции.

Использование способа согласно изобретению приносит 3Hàvèòåëüíóþ экономию, как показывают приведенные ниже данные потребления тепла (% относительно дегидратации непрессовянного продукта).

Интегральная дегидратация без рециркуляции 100

Интегральная дегидратация с рециркуляцией 93

Прессование + дегидратация без рециркуляции 76

Прессование + дегидратация с рециркуляцией 73

Прессование + дегидратация с рсциркуляцией + газообразные продукты для концентрации и предварительного нагрева сока (способ согласно изобретению) 59

663269

В случае обработки люцерны средней влаМйГбстй -и "нормального прессования потребление тепла представляет следующие величийы относительно дегидратации непрессованного продукта (%):

Интегральная дегидратация без рециркуляции 100—

Интегральная дегидратация с рециркуляцией

Дегидратация жмыха, нагретого без рециркуляции 32

Дегидратация жмыха, нагретого с рециркуляцией 29

Высушиваййе "сыворотки с рециркуляцией 24

Концентрация сыворотки 14

Согласно изобретению можно выгодно использовать влажные газообразнь1е-продукты дегидратации, чтобы поставлять все необходимое тепло в первую рабочую часть выпарного аппарата, предусмотренного для кон83

Конечно, соотношение между количествой выделенного тепла и количеством тепла, пбставляемым на различные процессы меняется в зависимости от первоначальной влажности и степени прессования. Подвод тепла остается необходимым во всех случаях и в пропорциях, меняющихся в зависимости от приведенных условий.

Пример 2. Изобретение можно осуществлять в виде суммарного процесса. В этом случае практически способ осуществляется в основном так же, как и в примере 1.

Существенное различие заключается в обработке сока, которая в этом случае разде"лена на две последовательные стадии осаждения-разделения. Продукт концентрации сам разделен на две части, чтобы получить, с одной стороны, фракцию хлоропластбв, тде находятся в основном пигменты, и, с другой стороны, фракцию цитоплазмы. При применении такого способа мбжно выгодйо использовать тепло, имеющееся во влажных газообразных продуктах дегидратацни для конКенТрацйи сыворотки - к" giottoiri8i ельно, если есть необходимость, для йагрева зелеttoro сока.

При чер 8. Изобретение также "осутцествляют в виде суммарного процесса.

В данном случае сырой фураж сначала замачивают в прессованной сыворотке, рециркулирующей в подогреваемой при температуре достаточной для осаждения и сохранения в растительных тканях наибольшего количества протеина. После прессования жмых обезвоживают, сыворотку частич— но подогревают для рециркуляции в направлении операции предварительного смачивания. Остаток сыворотки концентрируют известным способом. По существу три процесса протекают с потреблением тепла: дегидратация жмыха, нагрев рециркулирующей -сЁнороткй, концентрация сыворотки путем выпаривания. центрации сыворотки с термокомпрессией воротку. Смачивающая жидкость может сама соединяться с сывороткой при помощи трубопровода 56. Сыворотка линии 55 раз15 деляется на две части, часть по линии 57 отводится для рециркуляции и часть по линии 58 — для концентрации. Сыворотка по линии 57 проходит в обменный аппарат 59, в котором нагревается водяным паром, по20 даваемым по линии 60. На выходе обменного аппарата по линии 52 а отводят сыворотку, которую используют в устройстве смачивания "52. Жмых, отводимый по линии 54, подвергается дегидратации в емкости 61, в которую по линии 62 подают воздух, по линии 63 — горячий газ, образующийся в топ25 ливной горелке, и по линии 64 — некоторое количество рециркулирующих газообразных продуктов. В результате дегидратации по линии 65 отводят сухой жмых и по 66— влажные газообразные продукты дегидратации. Последние частично возвращаются

30 в цикл дегидратации по линии 64, остальная их часть по линии 67 вводится в первую рабочую часть 68 выпарного аппарата, предусмотренного для концентрации сыворотки с термокомпрессией или без нее. Газообразные продукты после выделения тепла выходят из рабочей части 68 выпарного аппарата и выбрасываются в атмосферу по линии 69. Затем собирают или удаляют кис35

40 лые конденсаты по линии 70. Для концентрации сыворотки многократного действия первичный (грубый) концентрат сыворотки, образующийся в первой рабочей части 68 выпарного аппарата, вводится по линии 71 для последующих этапов (обработки) в ем45 кости 72, где движется как противоток пару, вводимому по линии 73. На последующих этапах пар поступает в вытяжную трубу

74, тогда как конденсаты собираются или удаляются по линии 75., Концентрат сыворотки собирается по линии 76. Потребления тепла составляет следующие величины (в качестве базы отсчета принимают 100

-ную"интегральную дегидратацию):.

Интегральная дегидратация без рециркуляции, 100

55 Интегральная дегидратация с рециркуляцией

Смачивание + прессование

+ дегидратация без рециркуляции 70

93 или без нее.

На фиг. 2 приведена схема такого варианта изобретения.

Свежий фураж, подаваемый по линии 51, подвергается сначала предварительному смачиванию в устройстве 52 с рециркулирующей и подогреваемой прессованной сывороткой, вводимой по линии 52а. После смачивания влажный фураж подвергают традиционному прессованию в емкости 53, по линии 54 отводят жмых и по линии 55 сы663269 согласно изобретению предварительно нагреть рециркулирующую сыворотку, выделяя дополнительное тепло газообразных продуктов, уже частично охлажденных в первой

5 рабочей части выпарного аппарата для концентрации сыворотки. Это дополнительное использование тепла улучшает тепловой баланс.

Согласно изобретению все процессы об10 работки фуража, такого как люцерна моЪ гут быть обеспечены в целом или частично теплом газообразных продуктов дегидратации, за исключением жмыха, который всякий раз требует значительного подвода тепла.

Формула изобретения фиг. 2

Составитель А.Макаров

Редактор Е. Корина Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2573 63 Тираж 568 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Смачивание + прессование +

+ дегидратации с рециркуляцией 67

Смачивание + прессование +

-+ дегидратация с рециркуляцией -1- выделение тепла в газообразных продуктах для концентрации (согласно изобретению) 53

Пример 4. Изобретение может также быть применено в виде суммарного процесса в способе, описанном в заявке № 7436627 на франзцуский патент, депонированной 4 но ября 1974 г. (способ обработки зеленых лиственных растении с целью извлечения про теинов в прессованном соке и экономичной дегидратации жмыха). В этом способе осу- 15 ществляют в процессе предварительного смачивания химическую или тепловую обработку, благодаря которой экстракт сока содержит еще в растворе наибольшее возможное количество протеинов без пигмента. Беспрерывно обезвоживается жмых и концентрируется сыворотка. Выделение тепла из влажных газообразных продуктов дегидратации в данном случае можно еще использовать для концентрации сыворотки в первой рабочей части выпарного аппарата с термокомпрессией или без нее. Кроме того, так как тепловая обработка во время смачивания осуществляется при средней температуре, например ниже или равной 50 С,можно

Способ обработки растительных материалов, преимущественно люцерны, включающий прессование растительной массы с отделением сока и жмыха с последующим получением из сока сыворотки и обезвоживанием жмыха при высокой температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, газообразные продукты, образующиеся при обезвоживании жмыха, направляют на стадию прессования растительных материалов и/или для обезвоживания жмыха и тепловой обработки сока при получении сыворотки,