Способ обработки растительных материалов

ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И Союз Советских Социалистических РеслубликГосударственный квинтет СССР не делан изееретеннй н аткрытий(72) Автор изобретения ИностранецОливье де Матан (Франция) Иностранная фирма Сосьете д Энтере Коллектиф Агриколь дит: Франс-Люзерн(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к области обработки растительных материалов, таких как люцерна, дляпревращения их в обезвоженный концентрат и/или для извлечения содержащихся 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 2сок я жмых, жмых обезвоживают при высокой температуре. Образующиесяпри обезвоживании газообразные продукты с температурой близкой к 100 С при атмосферном давлении, имеющие высокое содержащие во дяного пара, пропускают (по крайней меречасть этих газообразных продуктов) над одной поверхностью обмена, чтобы сконденсировать по крайней мере частично содержащиеся в них водяной пар, Сконденси 1 Орованную 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 извест ному способу,Газообразные продукты, полученные врезультате дегидратации, содержат значительное количество водяного пара, который обычно выбрасывается в атмосферу. Часто 20в 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 рециркули1 О 20 25 30 35 40 45 50 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 температуру до 800 С и даже ниже в случаечастичной рециркуляции газообразных продуктов, чтобы не нанести вред растительнымматериалам.Таким образом, согласно изобретению исПользуют тепло, имеющееся в газообразныхпродуктах дегидратации, в основном благо " даря конденсации содержащегосяв них водяного йара.Кроме того, в предлагаемом способеобъединяют выделение газообразных продуктов с предварительной операцией прессования сырья,Газообразные продукты, используемые согласно изобретению для вйделения тепла-"-"-путем-охлаждения и конденсации части водяного пара, имеют следующие характерис тики:Температура, С 100 - 120 "Средний весовойсостав,Йуглекислый газ 7,5 - 9,5водяной пар 35 - 45азот 40 - 50кислород 2,5 - 7,5,Газообразные продукты находятся практически под атмосферным давлением. Количество этих продуктов зависит от первоначальной влажности и степени прессованияфуража.Так, фураж, содержавший 20% сухогоматериала, довели прессованием до 27%-но "го"содержания сухого вещества путем удаления сока до 10,5%, при этом вес имеющихся газообразных продуктов составлялоколо 1 т на 1 т сырого продукта или 5 - 7 тна 1 т гранулированного прессованного фуража.В качестве жидкости обмена с газообразными продуктами можно использоватьводу или другую жидкость, предпочтительно содержащую воду. Предпочтительнойжидкостью обмена является вода.Максималыгое содержание пара в газообразных продуктах определяется давлением пара, насьпценцого при той температуре,до которой они охлаждены, и избыток паранеизбежно конденсируется.Количество сконденсированного папа нарастает тем больше, чем больше нарастаетабсолютная влажность газообразных про"дуктов перед охлаждением, поэтому выгодно осуществлять сгорание с минимальнымизбытком воздуха, но также необходимо использовать рециркуляцию газоооразцых про дуктов -для ограничения температуры хими"ческого воздействия,Снижение температуры газообразных продуктов "является, следовательйо, йсточникомтепла, которое может оыть очень"зцачительным и большая часть которого образуется из скрытой теплоты путем конденсации, остальная часть образуется за счет охлаждения газа.Напоимер, 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 осуществляют 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, сыворотка 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 кондецсаты, 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, газообразные 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, присутствующий в газообразных продуктах, превратить в серный ангидрид, затем в серную кислоту в водной среде конденсации.Согласно одному варианту изобретения кислые коцденсаты 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, 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 выделений протеинов из сока.93 В соответствии с изобретением оставшаяся часть газообразных продуктов по линии1 вводится в первую рабочую часть 12 Изобретение охватывает весь суммарныйпроцесс обработки растительных материаловс использованием кислых конденсатов ца любом этапе и с проведением кислой обработки.Пример . Обработка растительных материалов, в частности зеленых растений, таких как люцерна, проводится аналогичноописанному в патенте США М 3823128.фураж вначале подвергают прессованию,которое дает жмых и зеленый сок. Жмыхобезвоживают, зеленый сок подвергают химической обработке, в результате которойего разделяют на сыворотку и коагулят. Сыворотку концентрируют и мягкую пасту высушивают.При этом по крайней мере 4 процессапротекают 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 величинь 1 относительно дегидратации непрессованного продукта (,/,):Суммарная дегидратациябез рециркуляции 100Суммарная дегидратацияс рециркуляциейДегидратация жмыхабез рециркуляции 50Дегидратация жмыхас рециркуляцией 47Нагрев сока 8Высушивание коагулята 7Концентрация сыворотки 11.В суммарном процессе, предусмотренномизобретением, вместе с выделением тепла,содержащегося в газообразных продуктахдегидратации, можно поставлять тепло, необходимое для концентрации сыворотки, науровне первого этапа действия выпарногоаппарата или первого выпариваемого вещества. Согласно дополнительному вариантуизобретения газообразные продукты дегидратации могут также служить источникомтепла для предварительного нагрева сокапосредством вспомогательцой замкнутой цепи,Схема этого последнего варианта изобретения приведена на фиг. . Свежий фуражвводится по линии 1 в прессовяльцый аппарат 2, из которого поступают по линиям 3жмых и 4 - сок, жмых затем подвергаетсяв 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 10возвращается в цикл дегидратации.50 аппарата для выпаривания сыворотки. Кислые конденсаты, образующиеся при конденсации водяного пара, содержащегося в газообразных продуктах, собирают или удаляют по линии 13. Первичный (грубый) коц цецтрат 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 15 предварительно нагревают до введения полинии 20 в зону 21, где оц подвергается химической и/или термической обработке известным способом и разделению. В результате образуются мягкая паста, отводимая 20по 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 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 предва.рительно нагретый сок по линии 20.В рассмотренном варианте газообразныепродукты используют сначала для выпаривания сыворотки, а затем для нагрева сока.40 Возможны варианты, в которых газообразные продукты используют только для одной или другой указанной операции.Использование способа согласно изобретению приносит значительную экономию, как показывают приведенные ниже данные потребления тепла (% относительно дегидратации непрессовяцного продукта).Интегральная дегидратациябез рециркуляции 100 Интегральная дегидратацияс рециркуляцией 93 Прессовацие + дегидратациябез рециркуляцци 76 Прессование + дегидратацияс рециркуляцией 73 Г 1 рессование + дегидратацияс рсциркуляцией + газообразные продукты для концентрации и предварительного нагрева сока (способ согласно изобретению) 596632697 15 20 30 35 45 83 93 Конечно, соотношение между количествой выделенного телла и количеством теп ""ла, поставляемым на различные процессыменяется в зависимости от первоначальнойвлажности 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 этомслучае практически способ осуществляетсяв 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 концентрациисам разделен на две части, чтобы получить,с одной стороны, фракциюхлоропластов, тденаходятся в основном пигменты, и, с другойстороны, фракцию цитоплазмы. При приме.нении такого способа можно"выгодйо использовать тепло, имеющееся во влажныхгазообразных продуктах дегидратацни дляконцентрации сяворбтки"й"допблЙМ 1 ельно,если есть необходимость, для йагрева зеле" ногосока.Пример 3. Изобретение также"осушествляют в виде суммарного процесса,В данном случае сырой фураж сначалазамачивают в прессованной сыворотке, ре" "циркулирующей 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 сыворбтки концентрируют известным способом. По существутри процесса протекают с потреблением тепла: дегидратация жмыха, нагрев рециркулирующей-сйвороткй, концентрация сыворотки путемвыпаривания. В случае обработки люцерны среднейвлаЗЪбтн "и "нормального прессования потребление тепла представляет следующие величийы относительно дегидратации непрессованного продукта (%):Интегральная дегидратациябез рециркуляции 100 - Интегральная дегидратацияс рециркуляциейДегидратация жмыха, нагретого без рециркуляции 32 Дегидратация жмыха, нагретого с рециркуляцией 29 Высуш и ванйе"сывороткис рециркуляцией 24 Концентрация сыворотки 14 Согласно изобретению можно выгодно "использовать влажные газообразнь 1 е-продукты дегидратации, чтобы поставлять все необходимое тепло в первую рабочуючасть вы парного аппарата, предусмотренного для концентрации сыворотки с термокомпрессией или без нее.На фиг. 2 приведена схема такого варианта изобретения,5Свежий фураж, подаваемый по линии 51,подвергается сначала предварительному смачиванию в устройстве 52 с рециркулирующей и подогреваемой прессованной сывороткой, вводимой по линии 52 а. После смачивания влажный фураж подвергают традиционному прессованию в емкости 53, полинии 54 отводят жмых и по линии 55 сыворотку. Смачивающая 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 часть 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 кис 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 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. Потреблениятепла составляет следующие величины (вкачестве базы отсчета принимают 100%-ную"интегральную дегидратацию):Интегральная дегидратациябез рециркуляции, 100 55 Интегральная дегидратацияс рециркуляциейСмачивание + прессование+ дегидратация без рециркуляции 70663269согласно изобретению предварительно нагреть рециркулирующую сыворотку, выделяя дополнительное тепло газообразных продуктов, уже частично охлажденных в первой5 рабочей части выпарного аппарата для концентрации сыворотки. Это дополнительное использование тепла улучшает тепловой баланс,е Согласно изобретению все процессы оба работки фуража, такого как люцерна, могут быть обеспечены в целом или частичнотеплом газообразных продуктов дегидратации, за исключением жмыха, который всякий раз требует значительного подвода тепла. Форл 1 ула изобретения 15 Риг. Мака ровКорректор О. БиПодписноеитета СССРткрытийя наб д, 4/5ул. Проектная, 4 Составитель А. дактор Е. Корина Техред О. Луговая аказ 2573/63 Тираж 568 ЦН И И П И Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж - 35, Раушска филиал ППП Патент, г. Ужгород, Смачивание + прессование ++ дегидратация с рециркуляцией + выделение тепла в газообразных продуктах для концентрации (согласно изобретению) 53 Пример 4. Изобретение может такж быть применено в виде суммарного процесс в способе, описанном в заявке743662 на франзцуский патент, депонированной 4 но ября 1974 г. (способ обработки зелены лиственных растении с целью извлечения пр теинов в прессованном соке и экономичной дегидратации жмыха). В этом способе осу- 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,