Способ обработки растительных материалов - SU663269A3

Чертежи

Описание

1

Изобретение относится к области обработки растительных материалов, таких как люцерна, для; превращения их в обезвоженный концентрат и/или для извлечения содерж шихся 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 , преиму1цественно люцерны, за счет использования энергии газообразных продуктов дегидратации.

Для достижения этой цели растительное сырье подвергают прессованию, получают

сок -и жмых, жмых обезвоживают при высокой температуре. Образующиесяпри 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. Сконденсированную воду удаляют или возвращают и используют выделенное из газообразных продуктов в процессе конденсации тепло водяного пара при последовательной обработке жмыха ш/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 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 рециркулирования , а нечистым воздухом. Таким образ6м ,вь1ход сушки улучшается и влажность газообразных продуктов повышается. Температура в зоне дегидратации может достигать 1200°С, но можно получить температуру до 800°С и даже ниже в случае частичной рециркуляции газообразных продуктов , чтобы не нанести вред растительным материалам. ., Таким образом, согласно изобретению исПотгьзуют тепло, имеюшееся в газообразных Продуктах дегидратации, в основном благо Дарй конденсации с6дёржа1дег6сяв них водяного па:ра. . ,--,, -.. Кроме того, в предлагаемом способе объединяют выделение газообразных продуктов с предварительной операцией прессования сырья. Газообразные продукты, используемые со гласно изобретению Для вШёлеШя тепла путемох:лаждения и конденсаций части водяного пара, имеют следуюшие характерис ХШЕГ ..,..-,„.,,-..,-.,-.Температура , °С 100-120 Средний весовой состав, %: углекислый газ /) о у jO 35-45 водяной пар 40-50 азот 2,5-7,5, кислород Газообразные Продукты нахбДятся практически под атмосферным давлением. Количество этих продуктов зависит от первоначальной влажности И Степени прессования фураЖа: - Так, фураж, содержавший 20% сухого материала, довели прессованием до 27 %-но гб содёржания сухого вещества путем удаления сока до 10,5%, при этом вес имеюшихся газообразных продуктов составлял 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 является вода. Максимальное содержание пара ъ газообразных продуктах определяется давлением пара, насыщенного при той температуре, до которой они охлаждены, и .избыток пара неизбежно конденсируется. . . . , ., , Количество сконденсированного пара нарастает тем больше, чем больше нарастает абсолютная влажность газообразных про ДуКтЬв перед охлаждением, поэтому выгодно осуществлять сгорание с минимальным избытком воздуха, но также необходимо испОльЗовать рециркуляцию газообразных продуктов для ограничения температуры химического воздействия. Снйжение температуры газообразных нро дуйтов является, следоватёльноГй тоадйкой теп.яа, которое может бытьочён ь 5й 3Чйтельным и большая часть которого образуется из скрытой теплоты путем конденсации, ос .тальная 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 предусматривается использование тепла, выделенного в газообразных продуктах дегидратаций , во время последующей обработки продуктов дегидратации и других продуктов, участвующих в процессах, использующих растительные вещества, в частности люцерну . Согласно предпочтительному варианту ре ализации изобретения выделение тепла из газообразных продуктов дегидратации осуществляют путем обработки выпариванием сыворотки жидкого вещества, полученного из прессованного сока. Выпаривание производится обычным методом с целью концентрации сывОрОтки, а именно за одну системйтическую многократного воздействия с термокомпрессией или без нее, сыворбтка циркулирует в целом какпротивоток нагретой жидкости (в общем случае водяному пару). В соответствии с изобретением используют по крайней мере частично газообразньтг продукты дегидратации, такие как нагретая жидкость, на первом этапе действия выпарного аппарата, предусмотренного для концентрации сыворотки, и собирают , или удаляют конденсаты, образующиеся 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, 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 изобретения кислые конденсаты можно добавлять к сыворотке с рН, близким к б, чтобы снизить его примерно до 5 (это требуется при определенных видах обработки). Согласно другому варианту изобретения 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 добавлять 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, проводится 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 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 люцер{1ы средней влажности, подвергаемой нормальному прессованию, потребление тепла на указанные процессы представляет следующие величины относительно дегидратации непрессованного продукта (%):

Суммарная дегидратация

без рециркуляции100

Суммарная дегидратация

с рециркуляцией93

Дегидратация жмыха

без рециркуляции50

Дегидратация жмыха

с рециркуляцией47

Нагрев сока8

Высушивание коагулята7

Концентрация сыворотки11.

В суммарном процессе, -предусмотренном изобретением, вместе с выделением тепла, содержашегося 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. 1. Свежий фуражвводится по линии 1 в прессовальный 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 ЛИ1ШИ 9 - подача газа сгорания , образующегося в топливной горелке. Часть газообразных продуктов по линии 10 возвращается в цикл дегидратации.

В соответствии с изобретением оставшаяся часть газообразных продуктов по линии 11 вводится в первую рабочую часть 12

аппарата для выпаривания сыворотки. Кислые конденсаты, образуюшиеся при конденсации водяного пара, содержашегося в газообразных 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 остаточный 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 довведения по линии 20 в зону 21, где он подвергается химической и/или термической обработке известным способом и разделению. В результате образуются мягкая п«ста, отводимая по линии 22, сыворотка - по линии 23. Сыворотку пропускают в первую рабочую часть 12 выпарного аппарата. А1ягкую насту высушивают в емкости 24 и по линии 25 отбирают концентрированный протеин.

В соответствии с изобретением газообразные продукты, отводимые по линии 11, 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. Линией 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 нродукты используют сначала для выпаривания сыворотки, а затем для нагрев.ч сока. Возможны варианты, в которых газообразные продукты используют только для одной кли другой указанной операции.

Использование способа согласно изобретению приносит значительную экономию, как показывают приведенные ниже данные потребления тепла (/о относительно дегидратации непрессованного продукта). Интегральная дегидратация без рециркуляции100

Интегральная дегидратация с рециркуляцией93

Прессование -+ дегидратация без рециркуляции76

Прессование + дегидратация с рециркуляцией73

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

.

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

1 :., . .-i.-Конечно , соотношение между количест /во;й вБщёленногр тепла. и количеГством поставляёмым наразличньге пршТёссы . меняется в зависимости от первоначальной влажности и степени прессования. Подвод тепла остается необходимым, во всех случаях ив пропорциях, м1еняющихся 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 заклюд Т. ,Р обработке сока, котораяв этом случае раздел;ена ка две последовательные стадии осаждения-разделения . Продукт концентрации сам разделен на две части, чтобы получить, с одной стороны, фракциюхлоропластов, где находятся ъ основном пигменты, и, с другой стороны, фракцию цитоплазмы. При применении такого способа мбжнО вь1ГОда(Э использовать тепло, имеющееся во влажных газообразных продуктах дегидратац}1и для кбйВДМрТЦИи саворотаи и до2Тб7Г11й1-ельн6, если есть необходимость, для нагрева зеле ffOTO сбка. Пример 3. Изобретение также осуществляют в виде суммарного процесса,, В данном случае сырой фураж сначала замачивают в прессованной сыворотке, ре циркулирующей в подогреваемой притемпературе достаточной для осаждения и сохранения в растительных тканях наибольшего количества протеина. После прессования жмых обезвоживают, сыворотку частичНЪ подогревают для рециркуляции в направлении операции предварительного смачивания . Остаток сыворс/ткИ концентрируют известным способом. По существу Ури процесса протекают с потреблением тепла: дегидратация жмыха, нагрев- рециркулирующей , концентрация сыворотки путем выпаривания. В случае обработки люцерны средней вл аЖГсЯ;тТЯ й нормга ЛБНОго преСГОванйя цотребление тепла представляет следующие величийй относительно дегидратации непрессованного продукта (%): Интегральная дегидратация без рециркуляции И нтегральная дегидратация с рециркуляцией Дегидратация жмыха, нагретого без рециркуляции Дегидратация жмыха, нагретого с рециркуляцией ,, - : ВысуИтваТПтГсБГШрЪТМ ------------с рециркуляцией24 Концентрация сыворотки14 Согласно изобр етению можно выгодно использовать влажные газообразныепродукты дегидратации, чтобы поставлять все необходимое тепло в первую раб6чу ю часть выпарного аппарата, предустйотренного для кон- v: ; 5sssss i.iШШ Центрации сыворотки с термокомпрессией 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 сыворотку . Смачи вающая жидкость может сама соединяться с сывороткой при помощи трубопровода 56. Сыворотка линии 55 разделяется на две части, часть по линии 57 отводится для рециркуляции, и част;ь по линии 58 - для концентрации. Сыворотка по линии 57 проходит в обменный аппарат 59, в котором нагревается водяным паром, подаваемым 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 топливной 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 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 кислые 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 емкости 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% -ТГуй йНГ6ТраЛьную дегидратацию) :-Интегральная дегидратация без рециркуляции,100 Интегральная дегидратация ,с рециркуляцией , , 93 Смачивание + прессование + дегидратация без рециркуляции ,70 Смачивание + прессование + , + дегидратации с рециркуляцией 67 Смачивание + прессование + + дегидратация с рециркуляцией -t- 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 ноября 1974 г. (способ обработки зеленых лиственных растении с целью извлечения протеинов в npeQCOBaHHOM соке и экономичной дегидратации жмыха). В этом способе осуществляют 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 неё. Кроме того, так как тепловая обработка во время смачивания осуществляется при средней температуре , например ниже или равной 50°С,можно ,г согласно изобретению предварительно нагреть рециркулирующую сыворотку, выделяя дополнительное тепло газообразных продуктов , уже частично охлажденных в первой рабочей части выпарного аппарата для 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 всякий раз требует значительного подвода тепла. Формула изобретения 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, отличающийся тем, что, с целью повыщения 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 сьшоротки.

Реферат

Формула