Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

Aufbereitung von Stärke, insbesondere zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Abwasser bei der Aufbereitung von Stärke.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Aufbereitung von Stärke bekannt, bei welchen die Stärke entweder mit einem thermooxidativen oder enzymatischen Verfahren aufgeschlossen wird.

Beim enzymatischen Stärkeabbaubau in der Praxis werden sowohl diskontinuierliche als auch kontinuierliche Verfahren angewendet. Der Schwerpunkt mit über 90 % Marktanteil liegt heute beim kontinuierlichen Abbau.

Beim kontinuierlichen enzymatischen Stärkeabbau unterscheidet man verschiedene Ausführungsformen des Reaktionsbehälters (Abbaukonverter oder Konverter). Es gibt sogenannte Plug-Flow-Konverter mit laminarer Strömung, als auch Konverter mit turbulenter Strömung oder auch Hochturbulenzströmung.

In allen Verfahren erfolgt der Abbauprozess an der gelösten Stärke (Stärkekleister) mit Enzymen, unter definierten Prozessbedingungen, bzgl. Temperatur, pH-Wert und Reaktionsdauer. Um den Abbau des Stärkemoleküls bis zur Glucose zu vermeiden, da die Wirksamkeit des Stärkekleisters damit beeinträchtigt wird, muss nach

Erreichen vorgegebener Zieleigenschaften der Abbauprozess beendet werden. Das erfolgt vorzugsweise in einer zweiten Stufe, der thermischen Inaktivierung bei 100 °C bis 140 °C. Bei der im Stand der Technik bekannten kontinuierlichen Herstellung von abgebautem Stärkekleister ergibt sich aber das Problem, dass beim Start der thermischen Inaktivierung der Stärkekleister so lange nicht in Lagerungsbehältern eingeleitet oder zur Verarbeitung weitergeleitet werden kann, bis die

Inaktivierungstemperatur von min. 100 °C im Stärkekleister erreicht ist. Aus diesem Grund wird bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren der nicht zuverlässig inaktivierte Stärkekleister, bei welchem insbesondere in der Startphase der Inaktivierung das vorgegebene Temperaturniveau nicht erreicht wurde, ausgeschleusst und verworfen, d.h. der Stärkekleister wird z.B. als Abwasser in die Kanalisation eingeleitet. Erst wenn das Temperaturniveau zuverlässig erreicht wurde, wird der Stärkekleister in einen Lagerbehälter oder zur Weiterverarbeitung weitergeleitet. Erfolgt dies zu früh besteht die Gefahr, dass die Enzyme unkontrolliert mit der Stärke weiter reagieren und Glucose entsteht, wodurch der Stärkekleister unbrauchbar wird. Die Aufheizphase in der thermischen Inaktivierung kann beim Anlauf der

Inaktivierungsvorrichtung, je nach den Verfahrensbedingungen, mehrere Minuten betragen. Während dieser Zeit wird der nicht sicher inaktivierte Stärkekleister verworfen. Damit wird aber nicht nur die Kläranlage belastet, sondern es entstehen auch Kosten für das verworfene Produkt und die hierzu aufgewendete Energie. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile bei der kontinuierlichen Aufbereitung von Stärke wenigstens teilweise zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden.

Gelöst wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mit der Vorrichtung nach

Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 8. Bevorzugte Ausgestaltungsformen der beanspruchten Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen, enzymatischen Aufschluss von Stärke umfasst wenigstens einen Reaktionsbehälter, in welchem der

Stärkekleister durch die Reaktion der Enzyme unter vorgegebenen

Prozessbedingungen abgebaut wird. Die Vorrichtung weist eine erste

Transportstrecke für einen Volumenstrom des Stärkekleisters auf, wobei diese

Transportstrecke neben einer Pumpe auch eine Inaktivierungsvorrichtung aufweist, bei welcher Dampf in den Stärkekleister eingebracht wird und u.a. durch die freigesetzte Kondensationswärme der Stärkekleister erhitzt wird. Ferner umfasst die Vorrichtung ggf. auch einen Vorratsbehälter, in welchem der thermisch inaktivierte Stärkekleister, bevor dieser weiterverarbeitet wird, aufgenommen wird.

Dabei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, dass sowohl der Reaktionsbehälter als auch der Vorratsbehälter in einem breiten Verständnis ausgestaltet werden können, wobei hierunter auch Transportwege wie zum Beispiel Rohrleitungssysteme verstanden werden können. Es liegt somit auch im Sinn der vorliegenden Erfindung den Stärkekleister on-Demand (auf Bedarf) herzustellen und im Anschluss zeitnah (ggf. sofort) weiter zu verarbeiten. Gemäß der beanspruchten Vorrichtung dient die erste Transportstrecke einer sog. Kreislaufführung des Stärkekleisters zwischen dem Reaktionsbehälter, der Pumpe und der Inaktivierungsvorrichtung, in welcher der Stärkekleister insbesondere während der Startphase (in der die Inaktivierungsvorrichtung aufgeheizt wird) zurück in den Reaktionsbehälter geführt wird. Neben der ersten Transportstrecke weist die Vorrichtung auch eine zweite Transportstrecke auf, welche mit der ersten

Transportstrecke nach der Inaktivierungsvorrichtung in der Art verbunden ist, dass insbesondere nach Erreichen einer vorgegebenen Inaktivierungstemperatur (z.B. größer 100°C) der Stärkekleister aus der ersten Transportstrecke über die zweite Transportstrecke in den Vorratsbehälter oder zur Verarbeitung abgeführt werden kann.

Hierzu sind die beiden Transportstrecken vorteilhafterweise mit einem T-Stück und zwei Ventilen verbunden. Die beiden Ventile können in Abhängigkeit der

Stärkekleistertemperatur in oder nach der Inaktivierungsvorrichtung gesteuert und/oder geregelt werden und ermöglichen zwischen einer Kreislaufschaltung oder einer Weiterleitung des Stärkekleisters umzuschalten. Alternativ kann dies aber auch mittels einem geeignetem Dreiwegeventil erfolgen. Vorzugsweise sind der

Reaktionsbehälter und/oder der Vorratsbehälter mit einem Rührwerk und/oder einer Temperaturregelung ausgestattet. Letztere ist vorteilhafterweise auch ein System, bei welchem Dampf in die Suspension oder die Lösung zum Erwärmen eingeleitet wird.

Insbesondere das im Reaktionsbehälter angeordnete Rührwerk wird bevorzugt über einen Motor angetrieben, der durch den Erhalt von Signalen aus einer Steuereinheit regulierbar ist. Weiterhin bevorzugt kann das Reaktionsgefäß Schikanen oder andere Strömungsbrecher aufweisen, welche geeignet sind, den Strömungszustand im Reaktionsgefäß zu verringern (laminare Strömung im Plug Flow) oder zu verstärken (turbulente Strömung im Turbulenzverfahren). Bevorzugte regulierbare Zustände im Reaktionsgefäß sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur und der pH-Wert der das Enzym enthaltenden

Stärkesuspension, die Stärkekonzentration und die Enzymmenge und

Enzymkonzentration.

Die Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufschluss von Stärke mittels Enzymen gelöst, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Mischen einer Stärke-Wassersuspension und/oder des Stärkekleisters mit einem Enzym;

- Enzymatischer Abbau des Stärkekleisters in einem Reaktionsbehälter;

- Entnahme eines Volumenstroms von Stärkekleister aus dem Reaktionsbehälter und Erwärmung des Volumenstroms in einer Inaktivierungsvorrichtung;

- Bestimmung der Temperatur des Stärkekleisters in und/oder nach der

Inaktivierungsvorrichtung;

- Rückführung des Volumenstroms in den Reaktionsbehälter bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des Stärkekleisters nach der Inaktivierungsvorrichtung; - Weiterleitung des Volumenstroms von Stärkekleister in einen Vorratsbehälter oder zur Weiterverarbeitung nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des

Stärkekleisters nach der Inaktivierungsvorrichtung.

Dabei kann das Mischen und Lösen der Stärke mit dem Wasser und ggf. auch die Zugabe des Enzyms und/oder sonstiger Hilfsmittel und/oder Additive auch außerhalb des Reaktionsbehälters erfolgen. Diese Mischung wird dann als vorgefertigte Lösung in den Reaktionsbehälter eingebracht. Im Reaktionsbehälter erfolgt die Umsetzung d.h. der Abbau des Stärkekleisters unter vorgegebenen Bedingungen wie

Temperatur, Stärkekonzentration, Verweilzeit, Enzymmenge und pH-Wert. Sobald die Startreaktion abgeschlossen oder ein vorgesehenes Niveau des Stärkeabbaus erreicht ist - dies kann beispielsweise über die Viskosität des Stärkekleisters bestimmt werden und wird meist über die Reaktionsdauer und Enzymmenge beeinflusst - wird der geregelte Volumenstrom an Stärkekleister dem

Reaktionsbehälter entnommen und zur Inaktivierung der Enzyme durch Erwärmung in eine Inaktivierungsvorhchtung geführt. In dieser wird der Stärkekleister im

Durchströmverfahren durch Zugabe von Dampf erwärmt und erfindungsgemäß so lange im Kreislauf zum Reaktionsbehälter zurück geführt, bis das geforderte

Temperaturniveau des Stärkekleisters erreicht ist, bei welchem von einer

ausreichenden Inaktivierung der Enzyme ausgegangen werden kann. Sobald dieses Temperaturniveau erreicht ist wird die Kreislaufführung unterbrochen und der Volumenstrom des inaktivierten Stärkekleisters in den Vorratsbehälter weitergeleitet.

Die geforderte Temperatur zur Inaktivierung der Enzyme liegt bei größer 100°C, bevorzugt bei 1 15°C bis 140 °C und besonders bevorzugt auch bei größer 140°C. Die Temperatur im Reaktionsbehälter und u.a. bei der Kreislaufführung liegt nach der Startphase des Systems gemäß einer weiteren besonders bevorzugten

Ausführungsform zwischen 75 °C und 95 °C. Grundsätzlich liegt sie niedriger als die Inaktivierungstemperatur in der Inaktivierungsvorhchtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum kontinuierlichen Abbau von Stärke so eingestellt, dass beim Start der Inaktivierung der Stärkekleister so lange zurück in den Reaktionsbehälter (Abbau konverter) gefördert wird, bis die Inaktivierungstemperatur erreicht ist. Ist diese erreicht wird der Stärkekleister in den Vorratsbehälter oder zur Weiterverarbeitung gefördert d.h. die Transportstrecke wird von der Kreislaufführung auf die Weiterführung umgeschaltet. Auf diese Weise wird Abwasser und Produktverlust verhindert.

Darüber hinaus liegt es im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass, wenn die Anlage gestoppt wird, z.B. wenn der Vorratsbehälter voll ist und/oder der Abbau konverter entleert werden soll, um einen Abbau der Stärkemoleküle bis zur Glucose zu verhindern. Ist der Abbaukonverter leer, setzt ein Spülprogramm ein und die direkte Dampfeinspeisung in die Inaktivierung wird gestoppt. Sinkt die Temperatur in der Inaktivierung unter den vorgegebenen Grenzwert von z.B. 100° bis 130 °C, schließt das Ventil der Transportstrecke in den Vorratsbehälter bzw. zur Weiterverarbeitung und das Ventil zur Kreislaufführung öffnet. Damit wird das Spülwasser zurück in den Reaktionsbehälter (Abbau konverter) gefördert. Im Stand der Technik wurde auch dieses Spülwasser, das noch mit Stärke versetzt ist, als Abwasser in die Kanalisation geleitet. Vorzugsweise erfolgt der enzymatische Abbau mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kontinuierlich, wobei es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung ist, dass einzelnen Abschnitte wie beispielsweise die Reaktion des

Enzyms mit der Stärke auch im Sinne einer„Zwischenlagerung" erfolgen können. Die Erfindung umfasst auch die Verwendung der Vorrichtung mit den

Unteransprüchen zur Durchführung des Verfahrens und insbesondere auch die Herstellung einer enzymatisch abgebauten Stärke für den Einsatz in der Papier-, Karton- oder Pappenindustrie, bei Herstellung von Lebensmitteln, Arzneimitteln, Streichfarben und dergleichen. Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten

Beschreibung einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen sowie den Ansprüchen. Es wird darauf hingewiesen, dass durch dieses Beispiel Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen wie sie sich für den

Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasst sind. Darüber hinaus stellt das

bevorzugte Ausführungsbeispiel keine Beschränkung der Erfindung dar, so dass auch Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Dabei zeigen:

Figur 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von enzymatisch abgebauter Stärke gemäß dem Stand der Technik, und

Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von enzymatisch abgebauter Stärke.

Figur 1 zeigt den derzeit bekannten Stand der Technik zur Herstellung von

enzymatisch abgebauter Stärke, bei welchem eine Stärkesuspension (Wasser und Stärke ggf. mit Enzym oder alternativ wird das Enzym im Reaktionsbehälter, hier Abbau konverter, beigemischt) in den Abbaukonverter eingebracht wird und dort die Stärke mittels des Enzyms über eine vorgegebene Zeit unter ständigem Rühren und bestimmten Prozessparametern (Temperatur, pH-Wert, Konzentration/en) abgebaut wird. Sind die Zielwerte der abgebauten Stärke (z.B. Viskosität) erreicht, wird die jetzt als Stärkekleister bezeichnete Lösung über die Leitungen 4 und 7 zur Inaktivierung in der Inaktivierungsvorrichtung 6 gepumpt. Hat die Lösung einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschritten, welcher mit dem Sensor 12 ermittelt wird, so wird die Lösung über die Leitungen 8 und 10 in den Vorratsbehälter 1 1 gepumpt. Andernfalls wird die Lösung über die Leitungen 8, 9 in den Kanal abgeführt d.h.

verworfen. Mit den Bezugszeichen 13 sind Ventile zum Öffnen und Schließen der Leitungen bzw. Entnahmeöffnungen bezeichnet.

Damit wird deutlich, dass beim Einschalten der Inaktivierung das Kanalventil der Leitung 9 geöffnet ist und durch die Zugabe von Dampf der Stärkekleister in der Inaktivierungsvorrichtung aufgeheizt wird. Der Aufheizvorgang, der wenige Sekunden und bis zu mehreren Minuten dauern kann, wird mit einem Temperatursensor 12 gemessen bzw. verfolgt. Ist die Temperatur auf ca. 100 °C gestiegen, wird das

Kanalventil der Leitung 9 geschlossen und das Produktventil der Leitung 10 geöffnet. Erst ab diesem Zeitpunkt wird kein Produkt mehr in den Kanal verworfen und der fertige Stärkekleister kann zur Weiterverarbeitung oder Lagerung abgeführt werden.

In Figur 2 ist eine mögliche Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit welcher insbesondere kein Produkt d.h. Stärkekleister verworfen werden muss und damit neben dem Produkt auch Energie eingespart werden kann.

Auch bei dieser Vorrichtung wird eine Stärkesuspension in den Abbau konverter 2 eingebracht. Hier wird die Stärke mittels des Enzyms über eine vorgegebene Zeit unter ständigem Rühren und bestimmten Prozessparametern (Temperatur, pH-Wert, Konzentration/en) abgebaut. Sind die Zielwerte der abgebauten Stärke (z.B.

Viskosität) erreicht, wird die jetzt als Stärkekleister bezeichnete Lösung über die Leitungen 4 und 7 zur Inaktivierung in die Inaktivierungsvorrichtung 6 gepumpt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird nun aber der Stärkekleister mit der Leitung 21 und 22 in den Abbau konverter so lange zurückgeführt, bis das mit dem Sensor ermittelte Temperaturniveau des Stärkekleisters einen Bereich erreicht hat, bei welchem die Inaktivierung der Enzyme gewährleistet ist. Sobald dieser Wert, beispielsweise 100°C erreicht ist, wird gemäß dem hier dargestellten

Ausführungsbeispiel die Kreislaufführung mittels dem Ventil der Leitung 22

geschlossen und der inaktivierte Stärkekleister in den Vorratsbehälter 1 1 über die Leitung 23 gepumpt. Selbstverständlich kann der so gewonnene Stärkekleister auch direkt weiterverarbeitet werden.