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La présente invention concerne un procédé pour séparer des par- ticules d'amidon, de protéine insoluble, quand l'ensemble de ces substances se trouve en suspension dans un liquide.
Lors de la préparation d'amidon a partir de matières telles que mais, froment, riz et tapioca, on obtient une suspension d'amidon et de pro- téine insoluble. Par ailleurs, il est connu de séparer l'amidon et la pro- téine insoluble en mélangeant intimement la suspension avec un gaz et en soumettant ensuite le melange a un processus de séparation, dans lequel les particules de protéine adhérant aux bulles de gaz sont obtenues sous forme d'une fraction légère, tandis que les particules d'amidon se séparent sous forme d'une fraction lourde.
Un tel procédé nécessite un mélange parfait du gaz avec la sus- pension, pour obtenir une séparation exacte. Comme ce mélange intime pré- sente beaucoup de difficultés, ce procédé n'a pas été employé sur une assez grande échelle.
On sait que de l'amidon et de la protéine insoluble mis en sus- pension peuvent être séparés, dans une certaine mesure, dans un bydrocyc- lone.
Le terme "nydrocyclone", utilisé dans la présente description et les revendications qui la terminent, désigne un dispositif, comprenant une chambre radialement symétrique, dans laquelle un liquide contenant des particules solides en suspension peut être introduit sous pression, de fa- çon telle que la substance introduite soit mise en rotation rapide dans la chambre et que les particules solides s'évacuent en fractions séparées par différents orifices de soutirage, en fonction de leur vitesse de dépôt, par exemple en fonction de leur poids spécifique.
Les hydrocyclones et leur em- ploi pour séparer des particules solides en suspension dans des fractions ainsi que pour épaissir des suspensions sont bien connus, tandis qu'on sait également que les dimensions et la forme de l'hydrocyclone, ainsi que la pression d'amenée appliquée influencent la manière dont un mélange donné de particules solides peut être séparé.
Lors de l'emploi d'un hydrocyclone pour séparer de l'amidon et de la protéine insoluble, il était difficile, jusqu'a présent, d'obtenir un rendement suffisamment élevé en amidon.
La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel la séparation de l'amidon et de la protéine insoluble peut se réaliser plus facilement.
Dans un hydrocyclone, il se forme un courant cyclonique, lors- que la vitesse angulaire de la suspension est la plus basse à la périphérie et la plus élevée près au rayon le plus petit de la rotation. L'augmenta- tion progressive de la vitesse angulaire de la substance avec la diminution du rayon de la rotation révèle que des tensions de cisaillement ont été pro- duites dans la suspension a l'intérieur de l'nydrocyclone
Or, on a trouve que, lorsqu'une suspension de particules d'a- midon et de protéine insoluble est introduite dans un hydrocyclone de di- mensions appropriees en compagnie d'un gaz, le gaz est finement dispersé dans la suspension par les tensions de cisaillement produites dans le cou- rant cyclonique, en sorte que le gaz fixe la protéine dans la suspension, tandis que se réalise en même temps une action de séparation,
permettant l'évacuation d'une fraction ricne en amidon et d'une autre fraction pauvre en amidon hors de l'nydrocyclone, la première fraction renfermant une faib- le quantité et la seconde une quantité élevée de mousse, dans laquelle on trouve la protéine. Dans ce cas, la seconde des deux fractions peut être debarrassee facilement de la mousse, pour pouvoir en enlever l'amidon.
La présente invention concerne, dès lors un procédé pour la sé- paration d'amidon et de proteine insoluble en suspension, dans lequel pro-
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céae la suspension et un gaz sont introduits de faon continue dans un tiy,3- rocyclone, tandis que la pression d'amenée, les dimensions de l'hydrocyclo- ne et la quantité da gaz amené dans la suspension sont telles que le gaz es finement dispersé dans la suspension a l'intérieur de l'hydrocyclone, en for- mant une mousse dans laquelle la quasi totalité de la protéine est fixée,tan- dis que le soutirage de l'hydrocyclone se réalise en deux fractions, uont l'une est riche en amidon et ne contient que peu de mousse et l'autre est pauvre en amidon et renferme la majeure partie de la mousse,
cette dernière étant ensuite enlevée de la seconde fraction.
De préférence, la partie de cette seconde fraction, qui subsis-
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te après l'enlèvement de la mousse, est épaissie et ramenée à 15aydrocf''- ne.
Le gaz est, de préférence, amené a la suspension, en quantités suffisantes pour fixer la protéine, dans le tuyau d'aspiration d'une pom- pe utilisée pour alimenter l'hydrocyclone. Généralement, une souspression peut être réalisée dans le tuyau d'aspiration, de sorte que le gaz peut être aspiré dans ce tuyau. Naturellement, le gaz peut aussi être amené a la suspension dans le tuyau de décharge de la pompe.
L'invention peut s'appliquer avantageusement au traitement d'une suspension riche en protéine insoluble,telle qu'onl'otient dans une usine d'amidon de mais.
L'invention sera expliquée ci-après a l'aide des dessins ci-an- nexes, qui représentent, a titre d'exemple, quelques formes d'exécution d'un appareil convenant pour réaliser l'invention. Dans ces dessins : - la figure 1 représente une forme de l'appareil pour réaliser le processus; - la figure montre scnématiquement une usine d'amidon de mais dans laquelle l'invention est appliquée; - la figure j est une coupe longitudinale de l'hydrocyclone, et - la figure 4 est une vue schématique d'une partie d'une usine d'amidon de mais dans laquelle l'invention est appliquée.
A la figure 1, une suspension d'amidon et de protéine ("mill starch") est amenée par la pompe 17 et par le tuyau d'amenée 6 a l'hydro- cyclone multiple 18. La souspression régnant dans le tuvau d'aspiration 19
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ue la pompe 17 implique l'aspiration d'air b par la conduite U dans le tuyau d'aspiration, en sorte que l'air est amené, en compagnie du "mill
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starch" , a l'hydrocyclone multiple 16. L'nydrocyclone multiple 18 se com- pose d'un certain nombre d'hydrocyclones 89 se terminant en pointe comme mon- tré a la figure 3, ces hydrocyclones étant accouplés en parallèle. Au lieu d'un simple nydrocyclone multiple 18, un certain nombre d'hydrocyclones . multiples peuvent être accouplés en série, comme les hydrocyclones multip-
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les ho', 18", 18'" et 181111 a la figure 4.
Chaque hydrocyclone o comprend une courte partie cylindrique ;où, une partie conique 1 et une conduite d'amenée 1. La conduite d'amenéé y se décharge tangentiellement dans la partie cylindrique tl par un orifice d'alimentation 1.j. va partie cylindri- que 10 est fermée a l'aide d'un couvercle '1,+, qui est pourvu d'un tuyau de trop-plein central g3 avec un orifice d'évacuation j6. Dans la partie infe- rieure ou pointe de la partie conique 91 est prévu un orifice de soutira e central 97.
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Dans l'hydrocyclohe 6'1 de l'nydrocyclone multiple la, l'air as- piré par la conduite 20 est finement dispersé dans le "mill starch", tan- dis qu'il se forme une mousse dans laquelle la quasi-totalité de la prote-
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ine est fixée.
De plus, les dimensions de -'nydroc, .. ne et la pression d'amenée sont telles qu'une séparation est ilisée dans chaque njurocyclo- ne; la plupart des particules légères avec la majeure partie du liquide sor-
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tent de l'nydrocyclone par l'orifice d'évacuation 16 Gans iz paroie la plus
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large (désignée ci-après comme orifices de trop-plein) tandis que les par- ticules plus lourdes sont évacuées, sous forme concentrée, par les orifices de soutirage 97 prévu au sommet de l'hydrocycloné. Il s'ensuit que la majeu- re partie de la protéine insoluble et de l'air est évacuée par les orifices de trop-plein, tandis que la plus grande partie de l'amidon arrive dans la ' fraction qui sort par l'orifice de soutirage.
Cependant, la séparation n'est pas complète, a tel point qu'une faible quantité de mousse contenant de la protéine se trouve dans la fraction sortant par l'orifice de soutirage, tan- dis que quelques particules d'amidon, généralement de fines particules d'a- midon, arrivent dans la fraction de trop-plein.
La quantité d'air aspirée est assez grande ; elledoit être suffi- sante pour assurer que la quasi totalité de la protéine présente soit fixée dans la mousse qui se forme dans les hydrocyclones, mais elle ne doit pas être tellement grande que l'action de séparation des hydroqyclones soit con- sidérablement influencée. ntre ces limites, une variation suffisante est possible.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone multiple 18 est éva- cuée par la conduite 23 et peut être traitée ultérieurement, comme indiqué a la figure 2, pour enlever la protéine et d'autres impuretés. La fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 18 est conduite par le tuyau 22 au séparateur 2, qui comprend un récipient 10, dont le fond présente un orifice de soutirage 11. D'un côté du récipient 10 se trouve un bac 12, qui commu- nique avec le récipient 10 par une paroi perforée 13. De l'autre coté, le récipient 10 présente un bord de trop-plein 14 avec roue a aubes 15.
Ladite fraction de trop-plein sortant par-le tuyau 22 arrive dans le bac 12 et s'introduit dans le récipient 10. Les particules d'amidon se déposent et s'évacuent par une conduite 30 en compagnie de la majeure partie du liquide. Les particules de protéine adhérant aux bulles d'air et produi- sant de la mousse sont enlevées du récipient 10 par-dessus le trop-plein 14, au moyen de la roue a aubes 15, avec le reste du liquide, le tout étant évacué en g.
A la figure 2, qui représente comment l'invention peut être ap- pliquée dans une usine d'amidon de mais, le"mill starch" c'est-a-dire le produit qui reste quand le mais est.broyé et que les grosses particules, tel- les que les germes, le son et les conglomérats de cellules, sont enlevées, est amené en a au réservoir de pompe 16. n compagnie des produits de recyc- lage, qui sont amenés au réservoir 16, le mill starch est introduit par la pompe 17 dans l'hydrocyclone multiple 18, dont le fonctionnement est le même que celui de l'hydrocyclone 18 a la figure 1, tandis que l'air b est aspiré dans le tuyau d'aspiration 19 de la pompe 17, comme décrit a la figure 1, par une conduite 20 avec une soupape d'arrêt 21.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone multiple 18 est intro- duite dans un séparateur de mousse 26 par une conduite 23. Ce séparateur de mousse peut être du même type que le séparateur de mousse 2 de la figure 1, mais d'autres types de séparateurs peuvent également être employés. Dans le séparateur de mousse 26, la mousse contenant de la protéine est séparée, après quoi elle retourne au réservoir 16 par une conduite 24. Une fraction d'amidon est soutirée du séparateur de mousse 26 par une conduite 28 et in- troduite par une pompe 29 dans une installation d'épuration.
L'installation d'épuration comporte des hydrocyclones multiples 38, 44, 50, 56, 62 et 68, des pompes 37, 43, 49, 55, 61 et 67, des réser- voirs 35, 41, 47, 53, 59 et 65 et des conduites 36, 39, 40, 42, 45, 46, 48, 51, 52, 54, 57, 58, 60, 63, 64, 66, 69 et 70. Dans les hydrocyclones multip- les, la suspension est épaissie; des fractions d'amidon concentrées sont éva- cuées par les orifices de soutirage, tandis que, par les orifices de trop- plein, des fractions contenant des impuretés solides et dissoutes sont éva- cuées des hydrocyclones.
Chaque hydrocyclone multiple est alimenté a l'aide de la fraction de soutirage de l'hydrocyclone précédent et de la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone suivant, qui sont amenées par les conduites
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et le réservoir correspondants. La suspension d'amidon a épurer est intrô-
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duite dans le premier réservoir ii par la pompe z- je tandis que dans le der- nier réservoir 65 de l'eau est introduite en lie De cette façon, la susnen- sion d'amidon est épurée en contre-courant,
en sorte que les impuretés re- tournent par la conduite 39 au réservoir 16 et qu'une suspension d'amidon épurée est introduite dans le réservoir 71 par la conduite 70. Il est clair que le nombre de phases d'hydrocyclones multiples dans l'installation d'é- puration peut être augmenté ou réduit en fonction des conditions. Afin de maintenir les courants de liquide en équilibre dans l'installation d'épu- ration, de faibles courants de liquide peuvent avantageusement être établis de cnaque réservoir au réservoir précédent.
Ainsi, des courants peuvent être établis du réservoir 65 au réservoir 5, du réservoir 59 au réservoir 53, du réservoir 53 au réservoir 47, du réservoir 47 au réservoir 41, du
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réservoir .1 au réservoir J5 et du réservoir 35 au réservoir 16.
Dans ce but,les réservoirs peuvent être disposés l'un a côté de l'autre et reliés entre eux, au-dessus d'un certain niveau, au moyen d'une gouttière par exemple en V. Dans ce cas, un faible courant de retour peut être formé et maintenu pour éviter que les réservoirs se vident ou que
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les pertes de liquide soient plus grandes que p7ermis.
L'amidon est enlevé de la fraction recueillie dans le réservoir 71. A cet effet, on peut utiliser une centrifuge de déshydratation 73, tel- le que représentée a la figure 2, qui reçoit la suspension d'amidon par
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un tuyau 72..u'amidon déshydraté est évacué en S et séché ultérieurement De la centrifuge 73, le liquide passe par les conduites 74 et 75, le ré- servoir 76, la conduite 77 et la pompe 78 et s'introduit dans un certain
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nombre d'hydrocyclones c, dhydro cyclones .altiples du, b4 et zi4 accouplés en série et dans lesquels se sépare l'amidon qui a été perdu dans la cen-
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trifuge 73.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone 80 retourne a la centrifuge 73 par la conduite 86, tandis que la fraction de trop-plein s'in- troduit dans l'hydrocyclone 82 par la conduite 81 et que la fraction de trop-plein du dernier hydrocyclone s'introduit dans l'hydrocyclone 84 par la conduite 80. La fraction de trop-plein provenant de l'hydrocyclone 84 est évacuée en K par la conduite 85 et peut être employée ailleurs dans l'usine,
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comme eau de lavage. Les fractions de soutirage des hydrocyclones 8z et 5..,. contiennent une faible quantité d'amidon et retournent par les conduites 87 et 88 au réservoir 76.
Comme on vient de le dire, la fraction de trop-plein de l'hyaro- cyclone multiple 18 contient la majeure partie du liquide, de l'air et de la protéine insoluble amenés par la pompe 17 et naturellement aussi les composants dissous dans le liquide. De plus, cette fraction contient une faible quantité d'amidon se composant principalement de particules extrê- mement fines. Par la conduite 22, cette fraction s'introduit dans le sé- parateur de mousse 7. Ce séparateur de mousse peut être du même type que le séparateur de mousse , représenté a la figure 1, bien que ci'autres ty- pes puissent aussi être employés.
Il importe seulement que le séparateur de mousse 27 se prête a la séparation de la mousse, a laquelle la protéine insoluble est fixée, de la masse principale du liquide, qui contient en partie des composants dissous et contient alors de l'amidon. Par la @on-
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duite <5, la mousse est évacuée en ; la protéine non-dissoute peui en être séparée, par exemple, par filtration.
Par la conduite jO, la fraction d liquide est évacuée du séparateur de mousse 7 et cnassée ensuite par ,--e pompe 1 a travers un hydrocyclone multiple -j4. ues particules les -. grosses de l'amidon amené a 1)nydrocyclone multiple oz sont concentrées dans la fraction de soutirage, qui est ramenée par la conduite 34 au réser-
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voir 16. jua fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple j contient du liquide avec des composants dissous et da l'amie": tr2 fin. Gatte frac- tion n est évacuée par la conduite j; a partir ae uette fraction, on peut encore obtenir des produits de valeur.
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L'installation scnématisée a la figure 2 ne requiert qu'une pe- tite surface, tandis que la durée de séjour des produits dans l'installa- tion est courte. Ceci présente l'avantage que l'action des bactéries est pratiquement nulle. Ceci importe surtout pour la fraction de mousse qui est
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évacuée en à. un essai a prouve que cette fraction contenait entre 60 et 70 ger de matière solide par litre, dont lD - 12 seulement se composaient d'amiaon.
Cet essai a eté réalise dans une installation telle que représen- tee à la figure 2, en utilisant des hyarocyclones 18 qui étaient alimentés
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a une pression de 3 kg/cm2 surpression eL qui présentaient les dimensions suivantes : d.iamètre intérieur de la partie cylindrique 90 10 mm
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nauteur de la partie cylindrique )0 4 112 mm diamètre de l'orifice d'amenée 93 1/2 mm
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diamètre de l'orifice de trop-plein 6 1/2 mm longueur du tuyau ae trop-plein H7 a l'intérieur de la 4 1/2 partie cylindrique 90 mm diamètre de l'orifice de soutirage 97 2 1/2 mm angle au sommet de la partie conique 91 8 Les autres nydrocyclones avaient les mêmes dimensions, a l'excep-
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tion des hydrocyclones .32, dé et d4, dont l'angle au sommet était de 6 .
Le "mill starcn" de départ, introduit en a, présentait une concentration de 6,5 de et contenait 7% de protéine insoluble, calculé sur la matière solide ob- tenue pendant la concentration par évaporation.
Il va sans dire que l'installation schématisée a la figure 2 peut subir de nombreuses modifications. Le séparéteur de mousse 26, peut, par exemple, être supprimé, tandis que la fraction de soutirage de l'hydrocyclo-
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ne multiple lo peut être amenée entrièrement au réservoir j5.
Dans ce cas, la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multip- le 38, au lieu d'être ramenée au réservoir 16, peut être soumise a un trai- tement tel que celui décrit en référence a la figure 1. Ceci est reproduit scnématiquement a la figure 4.
Selon la figure 4, de l'air b' est introduit par une conduite 98,
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pourvue d'une soupape d'arrêt j1, dans la conduite j6 et la pompe z7. Il s'ensuit que, dans l'nydrotcyclone multiple 38, l'air est finement dispersé dans la suspension, qui est introduite dans cet hydrocyclone et y est sépa- rée. a fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 38 est amenée par
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la conduite 39 a un nydrocyclone multiple lUU, dont la fraction de soutirage contient une faible quantité de mousse, et de cet hydrocyclone, par une con- duite 101 au réservoir 35. La fraction de trop-plein de l'nydrocyclone mul-
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tiple 100 s'écoule par une conduite 10 dans un séparateur de mousse 103.
La fraction de mousse enlevée par le séparateur de mousse lUj traverse une con-
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duite 1U.+ et s'evacue en g'. Cette fraction peut être combinée avec la frac- tion g et elle peut servir de fourrage, La fraction débarrassée de la mous- se et provenant du séparateur de mousse 103 traverse une conduite 10j et s'introduit dans une cuve ae decantation 106, où elle est clarifiée. Le trop-plein de la cuve de décantation 106 traverse une conduite 107 et s'é- vacue en p. Cette fraction peut s'employer comme eau de lavage pour le traitement préliminaire du mais. La fraction de soutirage de la cuve de dé-
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c: nti on 106 traverse une conduite lut et s'évacue en q. Cette fraction peut être utilisée comme eau de lavage pour le traitement préliminaire du mais et ramenée finalement au réservoir 16.
La fraction de soutirage de l'nydrocyclone multiple 38 s'intro-
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duit par la conduite .u aans le réservoir .1 et est traitée ultérieurement, comme indiqué a la figure 2.
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une autre différence entre les s 1emas selon la figure et la figure 4 réside dans le fait que, selon la figure 4, la pompe 17 alimente
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un certain noribre d'hydrocyclones multiples accouples en sérïe Il y a
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d'abord un nydrocyclone multiple 18', dont la fraction de soutirage est a- menée a un nydrocyclone multiple lo", dont la fraction de soutirage est a- menée au réservoir 3.
La fraction de trop-plein ae 1'hydrocyclone multiple 16' est amenée a un hydrocyclone multiple la"', aont la fraction de trop- plein est amenée a un nydrocyclone multiple 1"", tanais que la fraction -.le trop-plein de ce dernier nydrocyclone est amenée au séparateur de mousse 7.
La fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 1d" et la fraction de soutirage des hydrocyclones multiples 16" ' et la"" sont ramenaes au.réser-
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voir 16. Le liquide débarrassé de la mousse et provenant du séparateur de
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mousse 7 est recueilli dans une cuve de décantation lU1, dont le trot-plein est combiné avec le trop-plein p de la cuve de decantation 106 L5évacuitti.on de la cuve de décantation 1Jy se fait en 611. Par ailleurs, un trwp-pi<L.1 s'écoulant du réservoir JJ au réservoir de pompe 16 peut être produit.
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Dans une usine d'amidon de mais où les agencements selon la fi- gure 4 ont été appliqués (de même que la partie du scnema de la figure 2
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qui a été supprimee a la figure ze, on a obtenu les resultats suivants.
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Les dimensions des hydrocyclones étaient celles qui ont été men-
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tionnées plus haut..t.6S hydrocyclones des bydrocyclones multiples lu3', le Il , 3ce 4, 0, 6, b, 08, 00 et 10 J avait un angle de cône de 0 , les hydro- cyclones des hydrocyclones multiples 10"', 10"11, i et E4 avaient un angle de cône de 60.
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t3ydrocyclone multiple 1' conte= u0 nydrocyclones pression d'amenée ou
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<tb> nant <SEP> d'alimentation
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kg/cm& surpression idff cr 2QÙ Il 1/ n "16"'" tt 650" )) tt " fi iioi fi 5uU" fi fi " I/.;)?:J" " 2Jû 1/ pression d'amenée k/cm2 surpression 1/ 44 " Où " pression d'amenée:
5 1/z kg/cmz surpres-
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<tb> sion
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fi ju n zuu fi n n)6 rr ou 1/ " 1/ ff 6 Il 20u If 1/ fi " 60 fi 18u Il rut 1/ Il OU " 144 " pression d'amenée : 11 kg/cmz surpression rr Il Ó 1/ IO Il Il " " CI.... Il 'jÛ" " 1/ luu rr 10Ù Il "
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Le tableau suivant donne quelques résultats obtenus dans l'usine.
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-- %¯---------------------
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<tb> Protéine
<tb>
<tb>
<tb> Particules <SEP> insoluble
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> r <SEP> o <SEP> d <SEP> u <SEP> i <SEP> t <SEP> Quantité <SEP> solides <SEP> en <SEP> en <SEP> % <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> m3 <SEP> a <SEP> grammes <SEP> particules
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> l'neure <SEP> par <SEP> litre <SEP> solides
<tb>
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ Adduction a 57,) llu a 1&U 6 a 6,5 Fraction g + g' + g" '1 80 a ';
1Ù j5 a 65
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<tb> Fraction <SEP> p <SEP> 44 <SEP> 3 <SEP> a <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> a <SEP> 30
<tb>
<tb> Fraction <SEP> q <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 10
<tb> au <SEP> w <SEP> 17,5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
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La production noraire de cette usine s'est élevée à 5,7 tonnes métriques d'amidon (exempte d'humidité), contenant 0,28 % de protéine in- soluble et 0,02 % de protéine soluble, REVENDICATIONS ---------------------------
1.
Procédé pour la séparation d'amidon et de protéine insoluble en suspension, dans lequel la'suspension et un gaz sont introduits de façon continue dans un nydrocyclone, la pression d'amenée et les dimensions de l'nydrocyclone, ainsi que la quantité de gaz introduite dans la suspension étant telles que le gaz soit finement dispersé dans la suspension dans l'hyd- rocyclone en formant de la mousse dans laquelle la quasi totalité de la protéine est fixée et que le soutirage de l'hydrocyclone se réalise en deux fractions, dont l'une est ricne en amidon et ne contient que peu de mousse, tandis que l'autre fraction est pauvre en amidon et contient la plus grande partie de la mousse, cette dernière etant enlevée de ladite autre fraction.
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The present invention relates to a process for separating particles of starch, insoluble protein, when all of these substances are in suspension in a liquid.
When preparing starch from materials such as corn, wheat, rice and tapioca, a suspension of starch and insoluble protein is obtained. On the other hand, it is known to separate the starch and the insoluble protein by intimately mixing the suspension with a gas and then subjecting the mixture to a separation process, in which the protein particles adhering to the gas bubbles are obtained. as a light fraction, while the starch particles separate as a heavy fraction.
Such a process requires a perfect mixing of the gas with the suspension, to obtain an exact separation. As this intimate mixing presents many difficulties, this process has not been employed on a large enough scale.
It is known that suspended starch and insoluble protein can be separated to some extent in bydrocyclonone.
The term "hydrocyclone", used in the present description and the claims which conclude it, denotes a device, comprising a radially symmetrical chamber, into which a liquid containing solid particles in suspension can be introduced under pressure, in such a way as the substance introduced is put into rapid rotation in the chamber and the solid particles are discharged in fractions separated by different withdrawal orifices, according to their rate of deposition, for example according to their specific weight.
Hydrocyclones and their use to separate solid particles suspended in fractions as well as to thicken suspensions are well known, while it is also known that the size and shape of the hydrocyclone, as well as the pressure of the hydrocyclone. applied feed influence how a given mixture of solid particles can be separated.
When using a hydrocyclone to separate starch and insoluble protein, it has heretofore been difficult to achieve a sufficiently high yield of starch.
The present invention relates to a method by which the separation of starch and insoluble protein can be carried out more easily.
In a hydrocyclone, a cyclonic current forms, when the angular velocity of the suspension is lowest at the periphery and highest near the smallest radius of the rotation. The gradual increase in the angular velocity of the substance with the decrease in the radius of the rotation reveals that shear stresses have been produced in the suspension inside the hydrocyclone
Now, it has been found that, when a suspension of starch particles and insoluble protein is introduced into a hydrocyclone of suitable dimensions together with a gas, the gas is finely dispersed in the suspension by the stresses. shear forces produced in the cyclonic current, so that the gas fixes the protein in the suspension, while at the same time a separation action takes place,
allowing the evacuation of a ricne fraction in starch and another fraction poor in starch out of the hydrocyclone, the first fraction containing a small quantity and the second a high quantity of foam, in which the protein is found . In this case, the second of the two fractions can be easily freed from the foam, in order to be able to remove the starch.
The present invention therefore relates to a process for the separation of starch and insoluble protein in suspension, wherein
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This suspension and a gas are continuously introduced into a three-cyclone, while the supply pressure, the dimensions of the hydrocyclone and the quantity of gas supplied to the suspension are such that the gas is finely dispersed in the suspension inside the hydrocyclone, forming a foam in which almost all of the protein is fixed, while the withdrawal of the hydrocyclone is carried out in two fractions, of which the one is high in starch and contains little foam and the other is low in starch and contains most of the foam,
the latter then being removed from the second fraction.
Preferably, the part of this second fraction, which remains
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te after removing the foam, is thickened and reduced to 15aydrocf '' - ne.
The gas is preferably supplied to the slurry, in amounts sufficient to fix the protein, through the suction pipe of a pump used to feed the hydrocyclone. Usually, an underpressure can be made in the suction pipe, so that gas can be sucked into this pipe. Of course, gas can also be supplied to the slurry in the pump discharge pipe.
The invention can advantageously be applied to the treatment of a suspension rich in insoluble protein, such as in a corn starch plant.
The invention will be explained below with the aid of the accompanying drawings, which show, by way of example, some embodiments of an apparatus suitable for carrying out the invention. In these drawings: - Figure 1 shows one form of the apparatus for carrying out the process; - The figure schematically shows a corn starch plant in which the invention is applied; - Figure j is a longitudinal section of the hydrocyclone, and - Figure 4 is a schematic view of part of a corn starch plant in which the invention is applied.
In FIG. 1, a suspension of starch and protein ("mill starch") is supplied by the pump 17 and by the inlet pipe 6 to the multiple hydrocyclone 18. The underpressure prevailing in the tuvau d ' suction 19
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ue the pump 17 involves the suction of air b through line U in the suction pipe, so that the air is brought in, together with the "mill
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starch ", to multiple hydrocyclone 16. Multiple hydrocyclone 18 consists of a number of hydrocyclones 89 terminating in a point as shown in Figure 3, these hydrocyclones being coupled in parallel. of a single multiple hydrocyclone 18, a number of multiple hydrocyclones can be coupled in series, such as multi-hydrocyclones.
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the ho ', 18 ", 18'" and 181111 in figure 4.
Each hydrocyclone o comprises a short cylindrical part; where, a conical part 1 and a supply pipe 1. The supply pipe y discharges tangentially into the cylindrical part tl through a supply port 1.j. the cylindrical part 10 is closed by means of a cover 1, +, which is provided with a central overflow pipe g3 with a discharge port j6. In the lower part or tip of the conical part 91 is provided a central withdrawal orifice 97.
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In hydrocyclohe 6'1 of multiple hydrocyclone 1a, the air drawn in through line 20 is finely dispersed in the "mill starch", while a foam is formed in which almost all of the prote-
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ine is fixed.
In addition, the dimensions of the hydrocyclone and the feed pressure are such that separation is necessary in each cyclone; most of the light particles with most of the liquid escaping
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tent of the hydrocyclone through the discharge port 16 Gans iz the most
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(hereinafter referred to as overflow ports) while the heavier particles are discharged, in concentrated form, through the draw-off ports 97 provided at the top of the hydrocyclone. As a result, most of the insoluble protein and air is discharged through the overflow ports, while most of the starch enters the portion which exits through the orifice. racking.
However, the separation is not complete, so much so that a small amount of protein-containing foam is found in the fraction leaving the draw-off port, while a few starch particles, usually fine particles. starch particles, arrive in the overflow fraction.
The quantity of air sucked in is quite large; This should be sufficient to ensure that almost all of the protein present is fixed in the foam which forms in the hydrocyclones, but it should not be so great that the separating action of the hydrocyclones is significantly influenced. Between these limits, sufficient variation is possible.
The multiple hydrocyclone draw-off portion 18 is discharged through line 23 and may be further processed, as shown in Figure 2, to remove protein and other impurities. The overflow fraction of the multiple hydrocyclone 18 is led through the pipe 22 to the separator 2, which comprises a container 10, the bottom of which has a draw-off opening 11. On one side of the container 10 is a tank 12. , which communicates with the container 10 by a perforated wall 13. On the other side, the container 10 has an overflow edge 14 with impeller 15.
Said overflow fraction exiting through the pipe 22 enters the tank 12 and enters the container 10. The starch particles are deposited and evacuated through a pipe 30 along with the major part of the liquid. The protein particles adhering to the air bubbles and producing foam are removed from the vessel 10 over the overflow 14, by means of the impeller 15, along with the remainder of the liquid, all being discharged. in g.
In figure 2, which shows how the invention can be applied in a corn starch factory, the "mill starch" that is to say the product which remains when the corn is crushed and the large particles, such as germs, bran and cell conglomerates, are removed, is brought in a to pump tank 16. In company of the recycling products, which are fed to tank 16, the mill starch is introduced by the pump 17 into the multiple hydrocyclone 18, the operation of which is the same as that of the hydrocyclone 18 a in figure 1, while the air b is drawn into the suction pipe 19 of the pump 17 , as described in Figure 1, by a pipe 20 with a shut-off valve 21.
The draw-off fraction from the multiple hydrocyclone 18 is introduced into a foam separator 26 through a line 23. This foam separator may be of the same type as the foam separator 2 of FIG. 1, but other types. separators can also be used. In the foam separator 26, the protein-containing foam is separated, after which it returns to the reservoir 16 through a line 24. A starch fraction is withdrawn from the foam separator 26 through a line 28 and introduced through a pipe. pump 29 in a purification plant.
The purification plant comprises multiple hydrocyclones 38, 44, 50, 56, 62 and 68, pumps 37, 43, 49, 55, 61 and 67, reservoirs 35, 41, 47, 53, 59 and 65 and lines 36, 39, 40, 42, 45, 46, 48, 51, 52, 54, 57, 58, 60, 63, 64, 66, 69 and 70. In multiple hydrocyclones, the suspension is thickened; concentrated starch fractions are discharged through the draw-off ports, while, through the overflow ports, fractions containing solid and dissolved impurities are discharged from the hydrocyclones.
Each multiple hydrocyclone is fed with the draw-off fraction from the previous hydrocyclone and the overflow fraction from the next hydrocyclone, which are fed through the pipes.
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and the corresponding reservoir. The starch suspension to be purified is intro-
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pumped into the first tank ii by the pump z- i while in the last tank 65 water is introduced in lees In this way, the starch suspension is purified in counter-current,
so that the impurities return through line 39 to tank 16 and a purified starch slurry is introduced into tank 71 through line 70. It is clear that the number of multiple hydrocyclone phases in the tank. purification plant can be increased or reduced depending on the conditions. In order to keep the liquid streams in equilibrium in the purification plant, small liquid streams can advantageously be established from one reservoir to the preceding reservoir.
Thus, currents can be established from reservoir 65 to reservoir 5, from reservoir 59 to reservoir 53, from reservoir 53 to reservoir 47, from reservoir 47 to reservoir 41, from
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tank .1 to tank J5 and from tank 35 to tank 16.
For this purpose, the reservoirs can be arranged one next to the other and connected to each other, above a certain level, by means of a gutter, for example in V. In this case, a weak current return can be formed and maintained to prevent tanks from emptying or
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liquid losses are greater than permissible.
The starch is removed from the fraction collected in the tank 71. For this purpose, a dehydration centrifuge 73, as shown in Figure 2, which receives the starch suspension by
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a pipe 72 .. the dehydrated starch is discharged in S and subsequently dried. From the centrifuge 73, the liquid passes through the pipes 74 and 75, the tank 76, the pipe 77 and the pump 78 and is introduced into a certain
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number of hydrocyclones c, dhydro cyclones .altiples du, b4 and zi4 coupled in series and in which the starch which has been lost in the cen-
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trifuge 73.
The withdrawal fraction from hydrocyclone 80 returns to the centrifuge 73 through line 86, while the overflow fraction enters hydrocyclone 82 through line 81 and the overflow fraction from last hydrocyclone enters hydrocyclone 84 through line 80. The overflow fraction from hydrocyclone 84 is discharged at K through line 85 and can be used elsewhere in the plant,
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as washing water. The withdrawal fractions of the hydrocyclones 8z and 5 ..,. contain a small amount of starch and return through lines 87 and 88 to reservoir 76.
As mentioned above, the overflow fraction of multiple hyaro-cyclone 18 contains most of the liquid, air and insoluble protein supplied by pump 17 and naturally also the components dissolved in the pump. liquid. In addition, this fraction contains a small amount of starch consisting mainly of extremely fine particles. Through line 22, this fraction enters the foam separator 7. This foam separator can be of the same type as the foam separator, shown in FIG. 1, although other types can also be used. be employed.
It is only important that the foam separator 27 lends itself to the separation of the foam, to which the insoluble protein is attached, from the main body of the liquid, which partly contains dissolved components and then contains starch. By the @ on-
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pick <5, the foam is discharged in; undissolved protein can be separated therefrom, for example, by filtration.
Via line jO, the liquid fraction is discharged from the foam separator 7 and then cnassée by, - e pump 1 through a multiple hydrocyclone -j4. ues the particles -. coarse amounts of the starch fed to the multiple oz hydrocyclone are concentrated in the withdrawal fraction, which is returned via line 34 to the tank.
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see 16. The overflow fraction of the multiple hydrocyclone j contains liquid with dissolved components and the friend ": tr2 fine. The fraction n is discharged through line j; from this fraction, you can still get valuable products.
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The installation shown in FIG. 2 requires only a small surface, while the residence time of the products in the installation is short. This has the advantage that the action of bacteria is practically zero. This is especially important for the fraction of foam which is
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evacuated in at. a test proved that this fraction contained between 60 and 70 ger of solid matter per liter, of which only 1D - 12 consisted of amiaon.
This test was carried out in an installation such as shown in FIG. 2, using hyarocyclones 18 which were fed
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at a pressure of 3 kg / cm2 overpressure eL which had the following dimensions: internal diameter of the cylindrical part 90 10 mm
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of the cylindrical part) 0 4 112 mm diameter of the inlet hole 93 1/2 mm
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diameter of the overflow hole 6 1/2 mm length of the overflow pipe H7 inside the 4 1/2 cylindrical part 90 mm diameter of the draw-off hole 97 2 1/2 mm angle at the top of the conical part 91 8 The other hydrocyclones had the same dimensions, except
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tion of hydrocyclones .32, die and d4, whose apex angle was 6.
The starting "mill star", introduced at a, had a concentration of 6.5% and contained 7% insoluble protein, calculated on the solid matter obtained during concentration by evaporation.
It goes without saying that the installation shown schematically in FIG. 2 can undergo numerous modifications. The foam separator 26, for example, can be omitted, while the withdrawal fraction of the hydrocyclo-
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no multiple lo can be fed entirely to tank j5.
In this case, the overflow fraction of multiplex hydrocyclone 38, instead of being returned to reservoir 16, can be subjected to a treatment such as that described with reference to FIG. 1. This is reproduced scnematically in figure 4.
According to Figure 4, air b 'is introduced through a pipe 98,
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provided with a shut-off valve j1, in line j6 and pump z7. As a result, in multiple hydrotcyclone 38, the air is finely dispersed in the slurry, which is introduced into and separated therein. The overflow fraction of multiple hydrocyclone 38 is supplied by
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line 39 has a multiple nhydrocyclone lUU, the withdrawal fraction of which contains a small amount of foam, and this hydrocyclone, via line 101 to reservoir 35. The overflow fraction of the mul- hydrocyclone
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tiple 100 flows through a line 10 into a foam separator 103.
The fraction of foam removed by the foam separator lUj passes through a con-
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pick 1U. + and is evacuated in g '. This fraction can be combined with fraction g and it can be used as fodder. The fraction freed from the foam and coming from the foam separator 103 passes through a line 10j and enters a settling tank 106, where it is clarified. The overflow of the settling tank 106 passes through a line 107 and empties at p. This fraction can be used as washing water for the preliminary treatment of corn. The withdrawal fraction from the de-
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c: nti on 106 crosses a pipe read and drains into q. This fraction can be used as wash water for the preliminary treatment of corn and finally returned to tank 16.
The withdrawal fraction of multiple hydrocyclone 38 is intro-
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through the pipe .u into the tank .1 and is subsequently processed, as shown in figure 2.
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another difference between the s 1emas according to the figure and figure 4 lies in the fact that, according to figure 4, the pump 17 supplies
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a certain number of multiple hydrocyclones coupled in series There are
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first a multiple nydrocyclone 18 ', the withdrawal fraction of which is fed to a multiple nydrocyclone lo ", the withdrawn fraction of which is carried to tank 3.
The overflow fraction of the 16 'multiple hydrocyclone is fed to a 1 "" multiple hydrocyclone, where the overflow fraction is fed to a 1 "" multiple hydrocyclone, but the overflow fraction is fed to a 1 "" multiple hydrocyclone. of the latter hydrocyclone is fed to the foam separator 7.
The multiple hydrocyclone overflow fraction 1d "and the multiple hydrocyclone draw-off fraction 16" 'and the "" are returned to the reserve.
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see 16. The liquid free of foam and coming from the separator of
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foam 7 is collected in a settling tank lU1, the trot-full of which is combined with the overflow p of the settling tank 106 L5évacuitti.on of the settling tank 1Jy takes place at 611. Moreover, a trwp- pi <L.1 flowing from tank JJ to pump tank 16 can be produced.
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In a corn starch factory where the arrangements according to figure 4 have been applied (as well as the part of the scnema of figure 2
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which has been removed from figure ze, the following results were obtained.
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The dimensions of the hydrocyclones were those that were mentioned
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mentioned above..t.6S hydrocyclones from multiple bydrocyclones lu3 ', the II, 3ce 4, 0, 6, b, 08, 00 and 10 J had a cone angle of 0, the hydrocyclones from multiple hydrocyclones 10 " ', 10 "11, i and E4 had a cone angle of 60.
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multiple t3ydrocyclone 1 'tale = u0 supply pressure hydrocyclones or
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<tb> nant <SEP> power supply
<tb>
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kg / cm & overpressure idff cr 2QÙ Il 1 / n "16" '"tt 650")) tt "fi iioi fi 5uU" fi fi "I / .;) ?: J" "2Jû 1 / supply pressure k / cm2 overpressure 1/44 "Where" inlet pressure:
5 1 / z kg / cmz surpres-
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<tb> sion
<tb>
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fi ju n zuu fi nn) 6 rr or 1 / "1 / ff 6 Il 20u If 1 / fi" 60 fi 18u Il rut 1 / Il OU "144" inlet pressure: 11 kg / cmz overpressure rr Il Ó 1 / IO He He "" CI .... He 'jÛ "" 1 / luu rr 10Ù He "
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The following table gives some results obtained in the factory.
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-% ¯ ---------------------
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<tb> Protein
<tb>
<tb>
<tb> Particles <SEP> insoluble
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> r <SEP> o <SEP> d <SEP> u <SEP> i <SEP> t <SEP> Quantity <SEP> solids <SEP> in <SEP> in <SEP>% <SEP > of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> m3 <SEP> to <SEP> grams <SEP> particles
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> time <SEP> by <SEP> liter <SEP> solids
<tb>
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ Adduction a 57,) llu a 1 & U 6 a 6.5 Fraction g + g '+ g "' 1 80 a ';
1Ù d5 to 65
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<tb> Fraction <SEP> p <SEP> 44 <SEP> 3 <SEP> a <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> a <SEP> 30
<tb>
<tb> Fraction <SEP> q <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 10
<tb> au <SEP> w <SEP> 17.5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
The normal production of this plant was 5.7 metric tons of starch (moisture free), containing 0.28% insoluble protein and 0.02% soluble protein, CLAIMS ---- -----------------------
1.
A process for the separation of starch and insoluble protein in suspension, in which the suspension and a gas are continuously introduced into a hydrocyclone, the inlet pressure and the dimensions of the hydrocyclone, as well as the amount of gas. introduced into the suspension being such that the gas is finely dispersed in the suspension in the hydrocyclone, forming foam in which almost all of the protein is fixed and that the withdrawal of the hydrocyclone is carried out in two fractions, one of which is starchy and contains little foam, while the other fraction is low in starch and contains most of the foam, the latter being removed from said other fraction.