FI90387B - Perunakuidun valmistusmenetelmä - Google Patents

Description

5 90387

Perunakuidun valmistusmenetelmä Sätt att framställa potatisfiber

Esillä olevan keksinnön kohteena on perunakuidun valmistusmenetelmä.

Peruna on luonnontuote, joka on paitsi tärkeä peruselintarvike myös 10 raakaaine tärkkelyksen ja alkoholin valmistukseen. Kun tärkkelystä valmistetaan tavanomaisin menetelmin perunasta, saadaan sivutuotteina tärkkelyksen lisäksi perunasulppua, hedelmämehua ja hedelmävettä. Hedelmämehu muodostuu perunan nestesisällöstä, ja hedelmävesi muodostuu laimennetusta hedelmämehusta, joka saadaan tärkkelyksenvalmistusprosessin aikana. 15 Perunasulppu koostuu perunan kuitumassasta sekä osasta perunan hedelmämehua, tavallisesti noin 20 %, ja perunasulpun kuiva-ainepitoisuus on normaalisti noin 13- 15 %, Tärkkelyksen valmistuksessa tärkkelys on asianomainen päätuote ja hedel-20 mämehu sekä perunasulppu ovat sivutuotteita, joita valmistaja ei voi ilman muuta hävittää, koska ne voivat aiheuttaa jäte- ja ympäristöongelmia. Ongelma korostuu edelleen siksi, että hedelmämehun ja perunasulpun kyseiset määrät ovat huomattavia. Sivutuotteista on tähän mennessä päästy eroon siten, että hedelmämehua käytetään lannoitteena ja perunasulppua 25 märkärehuna nautakarjalle. Tällaista ongelman ratkaisua ei voida kuitenkaan pitää optimaalisena siksi, että tärkkelyksenvalmistajan kulut perunasulpusta eroon pääsemiseksi ovat epäsuotuisassa suhteessa niistä saataviin tuloihin. Lisäksi perunasulppu muodostaa huomattavan käsittelyyn liittyvän ongelman sakeutensa ja tahmeutensa vuoksi.

30

On ymmärretty, että tekniikassa saavutettaisiin merkittävä edistysaskel, jos saataisiin aikaan menetelmä perunasulpun jalostamiseksi käsittelykel-poisesti paremmaksi tuotteeksi, joka ei aiheuta jäte- tai ympäristöongelmia ja jolla on tämän lisäksi parempi taloudellinen arvo.

Kokonaan toinen ongelma on, että viime vuosina on saatu selville se, että ihmiset syövät vleensä vääränlaista ravintoa siinä mielessä, että ravintokuidun osuus on liian alhainen. Ravinto- ja terveysasiantuntijat 35 2 90387 suosittelevat tämän vuoksi kuitujen käyttämisen olennaista lisäämistä. Tällainen käytön lissääminen voi tapahtua joko valitsemalla erityisen kuiturikkaita ravintoaineita tai lisäämällä ravintokuituja tavallisiin ravintoaineisiin, jolloin niiden ravintokuitupitoisuus lisääntyy. Viimek-5 simainitun tavoitteen saavuttamiseksi on yritetty vaihtelevalla menestyksellä valmistaa erilaisia kasvipohjaisia ravintokuituja elintarvikkeissa käytettäviksi. Ongelmana on tällöin ollut ravintokuidun valmistaminen, jonka maku on neutraali, eli jossa ei esiinny mitään valmistettavasta kasvista syntyvää, ei-toivottavaa makua tai joka maku on syntynyt kasvin 10 valmistusprosessista. Elintarviketeollisuudessa esiintyy siis tarvetta maultaan neutraalista ravintokuidusta, jota voidaan käyttää lisäkuituna elintarvikke issa.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on yrittää ratkaista yllämainitut on-15 gelmat tai lieventää niitä ja näin päästä eroon perunasulppuun liittyvistä jäte- ja ympäristöongelmista sekä saada aikaan jalostettu, taloudellisesti arvokas tuote, jota on helppo käsitellä ja jota voidaan käyttää maultaan neutraalina lisäravintokuituna elintarvikkeissa.

20 Keksinnön tavoite saavutetaan valmistamalla perunasulpusta kuivattua pe-runakuitua siten kuin patenttivaatimuksissa sekä jäljempänä seuraavassa kuvauksessa on esitetty.

Keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluvat seuraavat vaiheet: 25 a) perunoiden pesu, b) perunoiden hajotus hedelmämehuksi, tärkkelykseksi ja sulpuksi, . . c) tärkkelyksen erotus hedelmämehusta ja sulpusta, d) kiinteät epäpuhtaudet erotetaan sulpusta, jolloin hedelmämehu kuoriu-30 tuu ja se lisätään sulppuun sulppu/hedelmämehuseoksen muodostamiseksi, joka vapautetaan kiinteistä epäpuhtauksista tiheyserotuksen avulla, jonka jälkeen e) sulpusta poistetaan vesi, jotta osa hedelmämehusta voidaan poistaa, ja f) vedetön sulppu puhdistetaan siten, että sulpussa olevan hedelmämehun 35 pitoisuus sekä siinä olevien irtonaisten suolojen pitoisuus vähenee, jolloin sulppu raakapuristuu 20-30 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, ja tämän jäi- 3 90387 keen se pestään vettä lisäämällä 11-16 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, jolloin sulppu puristuu lopullisesti 20-30 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, jonka jälkeen puhdistetulle sulpulle suoritetaan g) kuivaus ja 5 h) jauhatus valmiiksi perunakuitutuotteeksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistetun perunakuidun hiukkas-koko on korkeintaan 1 mm, se sisältää korkeintaan noin 15 painoprosenttia proteiinia, korkeintaan noin 15 painoprosenttia tärkkelystä ja 10 loppuosa muodostuu ligniinistä ja muista polysakkarideista kuin tärkkelyksestä .

On havaittu, että keksinnön mukaisesti valmistettu perunakuitu, jonka etuja voidaan käyttää maultaan neutraalien lisäkuitujen muodossa elintar-15 vikkeissa, näyttää tuovan mukanaan lisää odottamattomia ja hyödyllisiä vaikutuksia. Perunassa olevan selluloosaseinämäaineksen eristäminen tämän keksinnön mukaisesti antaa mahdollisuuksia käyttää hvyäksi niitä aineita (selluloosaa, hemiselluloosaa, ligniiniä ja pektiiniaineita), joita perunassa esiintyy luonnostaan. Nämä aineet voivat saada aikaan positii-20 visia vaikutuksia sairauksissa, kuten porsasripulissa, joka on erittäin vakava ja usein tappava tauti. Tutkimukset ovat osoittaneet myös selvästi, että pektiiniaineet ja hemiselluloosat antavat diabeetikoille tasaisen verensokerikäyrän ja vähentävät insuliinin tarvetta.

25 Tämän keksinnön avulla saadut perunakuitutuotteet muodostuvat hiukkasista, jotka käsittävät selluloosaosasia perunakudoksen seinämistä. Hiukkanen sisältää korkeintaan 15 painoprosenttia ja mieluummin korkeintaan noin 10 painoprosenttia tärkkelystä, korkeintaan noin 15 painoprosenttia ja mieluummin korkeintaan noin 10 painoprosenttia proteiinia, ja loppuosa 30 muodostuu selluloosapitoisista jäänteistä. Nämä osaset edustavat huokoista verkostoa, johon sisältyy useita reikiä ja huokosia. Jotkin näistä osasista sisältävät jäljellejääneitä tärkkelyshuokosia, joiden ympärillä proteiinit ovat rikastuneessa muodossa. Reiät ja huokoset voivat ottaa vastaan ja sitoa vettä, ja nämä ominaisuudet ovat erittäin hyvin kehitty-35 neitä perunakuidun yhteydessä. Kuidun kokonaistilavuus määrittää ensi sijassa vettyrniskyvyn. Kuivassa tilassa hiukkanen on hyvin tiivis, mutta 4 90387 vettä lisättäessä hiukkanen paisuu nopeasti ja erottuu useisiin pienempiin ja voimakkaasti paisuneisiin hiukkasiin. Perunakuitu voidaan sekoittaa sideaineena ja stabilisaattorina elintarviketuotteisiin lisäten näin niiden kuitupitoisuutta, mikä on ravinnollisesti edullista. Kuidun 5 paisumisaste ja hiukkaskoko vaikuttavat lopputuotteen vedenpitokykyyn ja konsistenssiin. Perunakuidun keskimääräinen hiukkaskoko on keksinnön mukaisesti korkeintaan noin 1 mm, ja mieluummin noin 0,5 mm. Keskimääräisellä hiukkaskoolla tarkoitetaan halkaisijaa ympyrässä, jonka pinta on yhtä suuri kuin perunakuidun keskimääräinen projisoitu pinta.

10

Keksintöä kuvataan nyt lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa esitetään kaaviomaisesti keksinnön mukaiset vaiheet perunakuidun valmistamiseksi .

15 Keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti viljelijä toimittaa perunan 1 tehtaaseen. Mukana seuraavien kivien ja irtonaisen maan erottamisen jälkeen peruna pestään puhtaaksi runsaassa vedessä pesuvaiheessa 2. Tämän jälkeen pestylle perunalle suoritetaan mahdollisen välivarastoinnin jälkeen revintä 3, joka erottaa perunan hedelmämehuksi, tärkkelykseksi ja 20 sulpuksi. Repiminen tapahtuu pyörivissä rummuissa, joita ei ole esitetty ja jotka on varustettu sahanterämäisillä leikkureilla, jotka leikkaavat tai repivät rikki perunan sekä vapauttavat tärkkelyksen selluloosaseinä-mistä.

25 Repimisen yhteydessä saaduista ainesosista juuri sulppu on se ainesosa, joka on tärkeä keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä, ja tämän vuoksi sulppu on erotettava. Tämä tapahtuu erottamisvaiheessa 4 mieluummin pyörivien seulojen, eli ns. keskipakoseulojen, avulla, joissa sulpun muodostava kuitumassa erotetaan tärkkelyksestä ja pääosa hedelmämehusta.

30 Sulpun huuhtelemiseen käytetään hedelmämehua, ja tämän vuoksi veden lisääminen ulkoapäin ei ole tarpeellista. Yleisesti ottaen tämän keksinnön mukaisen menetelmän perusperiaatteena on välttää kaikkea tarpeetonta veden tai muun nesteen syöttämistä. Ylimääräinen neste lisää nimittäin sitä ainetilavuutta, jota käsitellään ja prosessoidaan jälkeenpäin 35 tapahtuvaa varastointia tai poistoa varten, mikä lisää tätä myötä myös li 5 90387 prosessikuluja. Myös ympäristönäkökohtien vuoksi on olennaista pitää prosessi niin suljettuna kuin mahdollista.

Erotuksen 4 avulla saadulla sulpulla 5 on normaalisti kuiva-ainepitoisuus 5 noin 12-17 %, mieluummin noin 13-15 %, ja se sisältää noin 20 % perunan alkuperäisestä hedelmämehusta.

Huolimatta siitä, että peruna käsitellään aluksi siten, että sen mukana seuraava irtonainen maa erotetaan ja pestään puhtaaksi erillisessä pesu-10 vaiheessa 2, sulppu voi sisältää joitakin jäljellejääviä kiinteitä epäpuhtauksia, kuten hiekkaa, soraa tai vastaavaa. Koska sulpusta lopullisesti valmistettu perunakuitu on keksinnön mukaisesti tarkoitettu käytettäväksi elintarvikkeena, vaatimuksena on, että kaikki epäpuhtaudet poistetaan mahdollisimman täydellisesti. Tästä syystä sulpulle suoritetaan 15 erityinen käsittely 6, jossa jäljellä olevat kiinteät epäpuhtaudet erotetaan. Tämä erotuskäsittely rakentuu sille periaatteelle, että kiinteät epäpuhtaudet ovat raskaampia kuin sulppu, ja siinä käytetään hyväksi painovoimaa lisääviä laitteita, mielellään sykloneita. Sulpulla 5 on kuitenkin aivan liian sakea konsistenssi, jotta se voitaisiin asettaa suoraan 20 erottamiskäsittelyn alaiseksi, ja tämän vuoksi se on ensin laimennettava kevytjuoksuiseen tilaan. Tämä laimentaminen tapahtuu hedelmämehun avulla, mutta se hedelmämehu, joka on saatu aikaisemmin yhdessä tärkkelyksen kanssa repimisen 3 ja erottamisen 4 yhteydessä, on liian viskoosia vaahtopitoisuutensa vuoksi, ja sitä ei voida käyttää suoraan lopullisten 25 tavoitteiden mukaisesti. Tämän vuoksi vaahto on poistettava hedelmämehusta. Tällaisen hedelmämehun valmistus, jota käytetään laimentimena sulpulle, tapahtuu siten, että erottamisvaiheesta 4 saatu tärkkelyksen ja hedelmämehun sekoitus 7 erotetaan, jolloin saatu tärkkelys 8 etenee esimerkiksi tärkkelyksenvalmistukseen, kun taas erotettu hedelmämehu 30 vapautetaan vaahdosta hedelmämehun vaahdonpoistovaiheessa 9. Keksinnön yhteydessä on havaittu, että erityisen tehokas ja hyödyllinen tapa vaahdon poistamiseksi on johtaa vaahtoava hedelmämehu hydrosyklonilait-teeseen, jolloin vaahtoamaton hedelmämehu saadaan poisteena ja vaahtovai-heet otetaan pois massan jakeena. Hydrosyklonissa tapahtuva käsittely 35 voidaan toteuttaa rinnan- ja/tai sarjakytkettyjen hydrosyklonien kennos-toissa.

6 90387

Ylläkuvatun vaahdonpoistokäsittelyn avulla vaivalloinen ja vaikeasti käsiteltävä vaahtoava hedelmämehu muutetaan keksinnön mukaisesti yksinkertaisella tavalla vaahtoamattomaksi, kevytjuoksuiseksi ja helposti käsiteltäväksi nesteeksi, joka soveltuu hyvin käytettäväksi laimentimena 5 sulpulle 5 ennen jäljelläolevien kiinteiden epäpuhtauksien seuraavaa erottamisvaihetta 6.

Vaahtoamaton ja kevytjuoksuinen hedelmämehu sekoitetaan sulpun kanssa sulppu/hedelmämehu -sekoitukseksi 10, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 10 4-7 %, mieluummin 5-6 %. Sulpun ja hedelmämehun sekoitus 10 saatetaan tämän jälkeen kiinteiden epäpuhtauksien poistovaiheeseen 6 aikaisemmin esitetyn tavan mukaisesti esimerkiksi syklonin tai kuortolingon avulla. Tämän tiheyserotuksen avulla sulppu vapautuu tehokkaasti raskaammista kiinteistä epäpuhtauksista, kuten hiekasta, sorasta, jne., mikä on vaa-15 timus elintarviketuotteita valmistettaessa.

Epäpuhtauksien erottamisvaiheen 6 jälkeen osa hedelmämehusta poistetaan sulpusta vedenpoiston 11 avulla siten, että sulpun kuiva-ainepitoisuus nousee 12-17 %:in, mielellään noin 14-16 %:in. Tämä vedenpoisto voidaan 20 toteuttaa pyörivien siilojen avulla, niin kutsuttujen keskipakosiilojen avulla, vastaavalla tavalla kuin aikaisemmin kuvatussa erottamisvaiheessa 4.

Se sulppu, joka saadaan vedenpoiston 11 jälkeen, on olennaisesti vapaa 25 kiinteistä epäpuhtauksista, mutta sitä ei voida käyttää kuitutuotteena elintarvikkeissa kuivauksen jälkeen, koska valmistettu kuitu ei ole maultaan neutraali, vaan sillä on perunan sivumaku. Syynä tähän ovat todennäköisesti sulpun hedelmämehupitoisuus sekä ennen kaikkea hedelmämehuun sisältyvät irralliset suolat. Jotta voidaan saada aikaan tyydyttävä, 30 maultaan neutraali perunakuitutuote, sulppu on jalostettava, mikä tapahtuu jalostusvaiheessa 12, joka muodostuu kolmesta osavaiheesta, nimittäin esipuristuksesta 13, pesusta 14 ja lopullisesta puristuksesta 15. Jalos-tusvaiheen 12 päätarkoituksena on korvata osa sulpun hedelmämehupitoisuu-desta vedellä, ja lähemmmin määritettynä noin 30-50 %, mieluummin noin 35 35-45 %, ja paras ratkaisu on korvata noin 40 % sulpun hedelmämehupitoi- suudesta vedellä. Tämän aikaansaamiseksi poistetaan ensin osa sulpun hell 7 90387 delmämehusta esipuristusvaiheessa 13. Tällöin sulpun kuiva-ainepitoisuus lisääntyy aikaisemmin ilmoitetusta noin 12-17 %:sta, mieluummin noin 14-16 %:sta, noin 20-30 %:in, mieluummin noin 22-27 %:in. Esipuristus 13 suoritetaan mielellään ruuvipuristintyyppisessä puristimessa, jota ei ole 5 esitetty.

Esipuristettuun sulppuun lisätään tämän jälkeen vettä pesuvaiheessa 14. Tarkasti ottaen pesu 14 ei ole varsinainen pesu, vaan pikemminkin veden lisääminen tai poispuristetun hedelmämehun korvaaminen vedellä, mutta 10 lopputulokseksi voidaan katsoa sulpun peseminen, jolloin hedelmämehu siihen kuuluvine suoloineen poistuu sulpusta. Jotta voidaan saada aikaan lisättävän veden mahdollisimman tasainen jakautuminen, vesi lisätään mielellään siten, että se sekoitetaan uudelleen esipuristetun sulpun kanssa. Sekoitus voi tapahtua suositeltavasti niin kutsutussa kuidunhajottimessa. 15 Se määrä vettä, joka lisätään sulppuun pesun 14 yhteydessä, vastaa suunnilleen sitä hedelmämehun määrää, joka on puristettu irti esipuristuksen 13 yhteydessä siten, että sulpun kuiva-ainepitoisuus on pesuvaiheen 14 jälkeen näin noin 11-16 % ja mieluummin noin 13-14 %. Todetaan, että pe-suvaihe 14 on pääasiassa prosessin ainoa vaihe, jossa käytetään ylimää-20 räistä nestettä. Prosessissa käytetään hyväksi ylipäänsä ainoastaan perunan omaa hedelmämehua, mikä edistää olennaisesti suljetun prosessin aikaansaamista. Kuten aikaisemmin on selvitetty, tämä on etu prosessin ja ympäristön kannalta.

25 Pesun 14 jälkeen sulppu puristetaan lopullisesti loppupuristusvaiheessa 15, jotta sulpun nestepitoisuutta voidaan alentaa ennen tätä vaihetta seuraavaa kuivausta. Loppupuristuksen yhteydessä kuiva-ainepitoisuus lisääntyy noin 20-30 %: in ja mieluummin noin 22-27 %:in. Sopivan kuiva-ainearvon on havaittu olevan sekä esipuristuksen 13 että loppupuristuksen 30 15 yhteydessä noin 23-25 %. Sekä esipuristus 13 että loppupuristus 15 toteutetaan mielellään ruuvipuristintyyppisessä puristimessa, jota ei ole esitetty.

Näin jalostettu sulppu on tämän jälkeen valmis kuivattavaksi ja jauhetta- 35 vaksi, jos lopullinen perunakuitutuote tätä vaatii. Kuivausvaihe 16 voi daan sinänsä suorittaa yksinomaan jalostettuun sulppuun, mutta jalostettu β 90387 sulppu sekoitetan mieluummin aikaisemmin kuivatun ja jauhetun perunakui-dun 17 kanssa siten, että saavutetaan sekoitus, jonka keskimääräinen kuiva-ainepitoisuus on noin 40-60 % ja mieluummin noin 50 %, joka sekoitus kuivataan tämän jälkeen. Valmiiksi kuivatulla kuitutuotteella, joka 5 sekoitetaan jalostettuun sulppuun, kuiva-ainepitoisuus on noin 85-95 % ja tavallisesti noin 90 %. Itse jalostetun sulpun kuivaaminen suoritetaan tavanomaisella tavalla lämpimän ilman avulla kuivaussykloneissa, joita ei ole esitetty ja joista kuivattu sulppu syötetään ulos jäänteenä.

10 Kuivauksen 16 jälkeen tapahtuu seulonta ja mahdollinen jauhatus 18 valmiiksi perunakuitutuotteeksi. Myös seulonta ja jauhatus tapahtuvat tavanomaisella tavalla, jossa pyritään korkeintaan noin 1 mm:n keskimääräiseen hiukkaskokoon ja mieluummin korkeintaan noin 0,5 mm:n hiukkaskokoon.

15 Osa kuivatusta ja jauhetusta perunakuidusta 17 johdetaan sekoitusvaihees-sa jalostuksesta saatuun sulppuun, kuten aikaisemmin on esitetty, ja loppuosa toimitetaan edelleen varastointivaiheeseen 19, ennen kuin se toimitetaan edelleen myytäväksi ja jakeluun valmiina perunakuituna 20.

li

Claims (6)

1. Perunakuidun valmistusmenetelmä, johon kuuluu seuraavaat vaiheet; 5 a) perunan (1) pesu (2), b) perunan hajotus (3) hedelmämehuksi, tärkkelykseksi ja sulpuksi, c) tärkkelyksen (8) erotus (4) hedelmämehusta ja sulpusta (5), d) kiinteiden epäpuhtauksien erotus (6) sulpusta, e) sulpun vedenpoisto (11), jotta osa hedelmämehusta voidaan poistaa, 10 f) vedestä poistetun sulpun jalostus (12) g) kuivaus (16) , ja h) jauhatus (18) valmiiksi perunakuitutuotteeksi (20), tunne t tu siitä, että vaiheessa d) hedelmämehun vaahto kuoritaan 15 (9) ja se lisätään sulppuun (5) sulppu/hedelmämehusekoituksen (10) muodostamiseksi, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 4-7 %, mielellään noin 5-6 % ja joka vapautetaan kiinteistä epäpuhtauksista tiheyserottamisen avulla; 20 että vaiheessa f) sulppu, jonka kuiva-ainepitoisuus on 12-17 %, jalostetaan siten, että sulpussa olevien hedelmämehun ja liuenneiden suolojen pitoisuus vähenee, kun sulppu esipuristetaan (13) kuiva-ainepitoisuuteen 20-30 % ja pestään tämän jälkeen (14) vettä lisäämällä kuiva-ainepitoisuuteen 11-16 %, minkä jälkeen sulppu puristetaan lopullisesti (15) 25 kuiva-ainepitoisuuteen 20-30 %, jonka jälkeen jalostettuun sulppuun johdetaan ennen kuivausta (16) mahdollisesti kuivattua sulppua (17) siten, että sen sulpun kokonaiskuiva-ainepitoisuus, joka syötetään kuivausvaiheeseen, on noin 40-60 %; 30 että jalostattu ja kuivattu sulppu jauhetaan vaiheessa h) valmiiksi perunakuitutuotteeksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on korkeintaan noin 1 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, 35 että vaiheessa d) syötetty hedelmämehu kuoritaan (9) vaahdosta hydrosyk- lonissa. 10 90387

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa d) vaahdosta kuoritun hedelmämehun ja sulpun sekoitus (10) vapautetaan kiinteistä epäpuhtauksista syklonissa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jalostuvaiheessa f) tapahtuva puristus (13,13) suoritetaan ruuvipuristimissa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että vettä lisätään puristettuun sulppuun jalostamisvaiheessa f) sulpun sekoituksen yhteydessä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivattu sulppu jauhetaan (18) keskimääräiseen hiukkaskokoon, joka 15 on korkeintaan noin 0,5 mm. I! 11 90387