<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die bekannten Ölsaaten werden nach den verschiedensten Verfahren zur Ölgewinnung verarbeitet, indem man sie mit Lösungsmitteln extrahiert oder durch hohen Druck auspresst. Bei diesen Verarbeitungsprozessen fallen Rohöle und sogenannte Ölmühlenrückstände, wie Extraktionsschrote, Ölkuchen und Expeller, an. Diese Produkte stellen wertvolle Futtermittel dar und werden deswegen zum allergrössten Teil direkt oder als Komponenten von Mischfutter verfüttert. In manchen Ländern dienen die Ölsaaten selbst als Nahrungsmittel, doch hat sich diese Gewohnheit in europäischen Ländern oder Amerika nicht durchgesetzt.
Die verschiedenen Extraktionsschrote, wie z. B. Soj aschrot und Erdnussschrot, haben einen sehr hohen
EMI1.2
die Humanernährung in aller Welt und der modernen Erkenntnisse über die nicht genügende Proteinnahrung, die durch Fleisch infolge des hohen Preises nicht gedeckt werden kann, haben sich in den vergangenen Jahren viele Forscher damit beschäftigt, das Protein der Ölsaaten für die menschliche Ernährung nutzbàr zu machen. Bis heute ist jedoch kein Verfahren bekanntgeworden,. nach welchem das Protein der Ölmühlenrückstände wirtschaftlich für die Humanernährung nutzbar gemacht werden kann. Die z. B. aus Sojabohnen oder Erdnüssen bzw. deren Schroten gewonnenen isolierten Proteine wurden infolge ihres hohen Preises nur für, Spezialzwecke, insbesondere auf dem technischen Sektor, eingesetzt.
Der Hauptgrund für die hohen Gestehungskosten liegt darin, dass bei den bis heute bekannten und angewendeten Verfahren die löslichen Anteile in Lösungen mit zirka 1% Trockensubstanz anfallen, die wirtschaftlich nicht aufgearbeitet werden können und deswegen fortgegeben werden müssen. Ausserdem werden bei Verwendung von Alkali als Lösungsmittel die löslichen Teile, insbesondere Zucker, denaturiert, so dass sie z. B. für Viehfutter nicht verwendet werden können.
Es wurde nun gefunden, dass man Ölsaatenschrote und-expeller in besonders wirtschaftlicher Weise in Eiweiss (E), in Lösliches (L) und in Fasern (F) aúftrennen kann, wenn man diese einerseits und Wasser
EMI1.3
lauf einträgt, wobei man
1. das Ausgangsmaterial mit einer Lösungssuspension (LA1), die neben gelösten Stoffen auch unlösliches Protein enthält, anmaischt,
EMI1.4
Maische'in einer"Fasertrennung" (Tl) auftrenntinFasermaterial (FTl) undProteinmilch (ETl),Lösung (LT2),
4. diese Lösung (LT2) gegebenenfalls nach Eindampfen aus dem Kreislauf austrägt,
5. das Proteinkonzentrat (ET2) in einer "Protein-Auswaschung" (A2) im Gegenstrom mit in das geschlossene System j'von aussen eingeführtem Frischwasser (W) auswäscht, wobei die Lösung (LA2) und das Eiweiss (E) entstehen,
6.
das Eiweiss (E) abtrennt und aus dem System austrägt,
EMI1.5
waschung" (AI) mit der Lösung (LA2) wäscht, wobei die Lösungssuspension (LA1) und die Faserstoffe (F) entstehen,
8. die Faserstoffe (F) abtrennt und aus dem System austrägt,
9. die Lösungssuspension (LA1) zur Anmaischung des Ausgangsmaterials gemäss Stufe 1 zurückführt.
<Desc/Clms Page number 2>
Das in Fig. 1 dargestellte Verfahrensschema 1 soll das Verfahren deutlich machen.
Hiezu werden folgende Symbole verwendet :
EMI2.1
<tb>
<tb> M <SEP> = <SEP> Maische
<tb> Tl <SEP> = <SEP> "Fasertrennung" <SEP>
<tb> FT1 <SEP> = <SEP> Fasermaterial <SEP> von"Fasertrennung"
<tb> ET1 <SEP> = <SEP> Proteinmilch <SEP> von"Fasertrennung"
<tb> T2 <SEP> = <SEP> "Proteintrennung" <SEP>
<tb> ET2 <SEP> = <SEP> Proteinkonzentrat <SEP> von"Proteintrennung"
<tb> LT2 <SEP> = <SEP> Lösung <SEP> der <SEP> löslichen <SEP> Anteile <SEP> von"Proteintrennung"
<tb> Al <SEP> ="Faserauswaschung"
<tb> F <SEP> = <SEP> Fasern <SEP> von"Faserauswaschung"
<tb> LA1 <SEP> = <SEP> Lösungssuspension <SEP> von"Faserauswaschung"
<tb> A2 <SEP> ="Proteinauswaschung"
<tb> E <SEP> = <SEP> Protein
<tb> LA2 <SEP> = <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> "Proteinauswaschung" <SEP>
<tb> L <SEP> = <SEP> Lösliches <SEP>
<tb>
Der Rahmen kennzeichnet das vollkommen geschlossene System.
In das System werden Ausgangsmaterial und Wasser in einem bestimmten Verhältnis eingeführt. Die Menge der aus dem System abgezogenen Lösung hängt ab von der Menge Frischwasser (W), die zugegeben wird, und von dem Wassergehalt des Eiweisses und der Faserstoffe, die den Prozess verlassen.
An Stelle der Lösungssuspension (LA1), die grosse Mengen ungelöstes Protein enthält, kann man zum Anmaischen auch die Lösung (LT2) oder ein Gemisch von beiden verwenden. In diesem Fall wird die Lösungssuspension (LA1) oder der verbleibende Rest derselben vor oder nach der Trennstufe (Tl) der Proteinmilch (ET1) zugesetzt. Die Maische fliesst gegebenenfalls nach Quellung, Vakuumbehandlung und Mahlung-wie weiter unten beschrieben wird-zur Fasertrennung (Tl). Hier wird durch Absieben, Abschleudern oder Grobfiltration oder eine Kombination derartiger Verfahren das Fasermaterial (FT1) von der wässerigen Phase der"Proteinmilch" (ET1), die Protein und lösliche Anteile ent- hält, getrennt.
Die Fasertrennung kann in einer Stufe erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Fasertrennung in zwei Stufen aufzuteilen, indem man zunächst die Grobfasern abscheidet und später erst die Feinfasern abtrennt und dazwischen gegebenenfalls noch eine Mahlung der festen Anteile vornimmt. Die Siebe werden so gewählt, dass möglichst alle Fasern zurückbleiben.
Das Fasermaterial (FT1) geht zur Faserauswaschung (AI), die Proteinmilch (ET2) zur Proteintrennung (T2).
Die Faserauswaschung ist mehrstufig und besteht aus mehreren hintereinander geschalteten Trennmaschinen, wie z. B. Bogensieben, Spaltsieben, Schüttelsieben, Auswaschapparaten und Siebschleudern. Je nach Arbeitsweise der einzelnen Maschinen nimmt man mehr oder weniger Auswaschstufen, deren Zahl zwischen 2 und 10 oder mehr liegen kann. Bei Verwendung von Bogensieben und Schüttelsieben ist die Zahl der Auswaschstufen z. B. 6-10, bei Verwendung von Schleudern und Auswaschapparaten, die die Fasern mit einem relativ geringen Gehalt an Feuchtigkeit abscheiden, kommt man z. B. mit der halben Zahl oder noch weniger aus.
Die Fasertrennung (Tl) und Faserauswaschung (AI) kann in den verschiedensten pH-Bereichen
EMI2.2
5,0 arbeiten, da man zur Desinfektion in der Regel schwefelige Säure benutzt und die Proteintrennung (T2) und Proteinauswaschung (A2) beim isoelektrischen Punkt des Eiweisses, vorzugsweise bei pH 4,7 durchführt.
Für die"Proteintrennung" (T2), die die Aufgabe hat, die Proteinmilch in Proteinkonzentrat und eine wässerige Lösung zu trennen, kann man z. B. verwenden : Absitzbecken, Separatoren, Schleudern oder Eindickungsapparate. Hiebei wird eine möglichst eingedickte Proteinmilch (ET2), die etwa 200 bis 300 g pro 1 Eiweiss enthalten kann, und eine wässerige Lösung (LT2) erhalten. Man arbeitet zweckmässigerweise so, dass die wässerige Lösung möglichst kein unlösliches Eiweiss mehr enthält. Auch hier kann die Arbeitsweise in zwei Stufen vonstatten gehen, indem man die zunächst abgeschiedene wässerige Lösung mit einem gewissen Proteingehalt noch einmal nachklärt, die wässerige Lösung (LT2) abzieht und das Proteinkonzentrat dem Strom (ET2) zusetzt.
Will man die Lösung (LT2) für Gärungsprozesse verwenden, so erübrigt sich ein Eindampfen und
<Desc/Clms Page number 3>
man kann diese Flüssigkeit direkt als Rohstoff einsetzen. Will man die löslichen Anteile jedoch als Futter verwenden oder zum Versand bringen, so ist es zweckmässig, diese Lösung in wirtschaftlicher Weise in Mehrstufenverdampfern mit kleiner Verweilzeit, wie z. B. Umlaufverdampfern, Fallstromverdampfern oder Dünnschichtverdampfern, zu konzentrieren.
Die Proteinmilch (ET2) geht zur Proteinauswaschung (A2). Dieser Vorgang dient zur Reinigung des Proteins. Hier gibt man das Frischwasser zu. Dieses fliesst im Gegenstrom durch mehrere Auswaschstufen dem Eiweissstrom entgegen, wobei durch abwechselnde Konzentration und Verdünnung der Auswaschprozess vonstatten geht, u. zw. wird das Frischwasser vor der letzten Auswaschstufe eingeführt. Nach Abtrennung des Waschwassers wird es jeweils vor der vorhergehenden Stufe zur Verdünnung verwendet, so dass es im Gegenstrom das Eiweiss auswäscht. Die Zahl der Auswaschungen richtet sich nach der Art der verwendeten Maschinen. Nimmt man beispielsweise Separatoren, so setzt man drei bis vier Stufen ein, um ein genügend reines Material zu bekommen.
Das ausgewaschene Protein (E) wird aus dem Prozess direkt ausgetragen oder aber gegebenenfalls mit Hilfe von Vollmantel- oder Siebschleudem oder Filterpressen eingedickt, wobei eine Waschung des Eiweisses vorgenommen werden kann. Dieses Waschwasser ist ein Teil des zugeführten Frischwassers und wird als Waschwasser zum Auswaschen im Gegenstrom eingesetzt.
Wenn das Frischwasser im Gegenstrom die Proteinauswaschung (A2) passiert hat, wobei es lösliche Anteile aufnimmt, wird es zum Auswaschen des Fasermaterials in der Faserauswaschung (AI) verwendet. Die Faserauswaschung (AI) kann z. B. aus mehreren hintereinander geschalteten Auswaschapparaten, Schüttelsieben, Bogensieben oder Siebschleudern bestehen. Auch hier hängt die Zahl der Stufen von der Arbeitsweise der einzelnen Maschinen ab und richtet sich in der Zahl nach der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Die ausgewaschenen Fasern (F) werden mit Hilfe von Pressen oder Siebschleudern entwässert und der Trocknung zugeführt. Die resultierende Lösungssuspension (LA1), die sich im Laufe des Auswaschprozesses mit löslichen Anteilen und beträchtlichen Mengen Protein, z. B. bis zu 30 - 50 g pro 1, angereichert hat, wird zum Anmaischen des Ausgangsmaterials verwendet (s. das in Fig. 2 dargestellte Verfahrensschema 2).
Die Anmaischung des Ausgangsmaterials erfolgt in einem beliebigen Verhälmis. Zweckmässigerweise nimmt man, falls das Material nach der Anmaischung durch Mahlen mittels Stift-, Scheiben- bzw.
Korundscheibenmühlen aufgeschlossen werden soll, ein Verhältnis von l : 3 bis I : 7 und fügt vor der Fasertrennung (Tl) weitere Lösungssuspension (LA1) hinzu, um die Arbeit der Fasertrennung (Tl) zu erleichtern. Für die Anmaischung kann jedoch auch die Lösung (LT2) oder eine Mischung der Lösungs- suspension (LA1) und der Lösung (LT2) verwendet werden. In diesem Fall gibt man. die Lösungssus- pension (LA1) der wässerigen Phase (ET1) der Fasertrennung (Tl) zu.
Um die einzelnen Substanzen besser voneinander lösen zu können, kann es je nach Art und Reinheit der gewünschten Endprodukte zweckmässig sein, da ? Material einer gewissen Quellung oder Milchsäuregärung auszusetzen. Hiezu fügt man dem Material eine gewisse Menge von Säure, vorzugsweise schwefelige Säure, zu und lässt die Maische bis zu 48 h bei einer mässigen Temperatur von vorzugsweise 45 bis 55 quellen. Hiebei findet eine Milchsäuregärung statt, die die einzelnen Substanzen voneinander löst und der Maische eine bestimmte Azidität verleiht.
Diese Azidität muss in jedem Falle nach der Fasertrennung (Tl) in der Proteinmilch (ET1) zur Erzielung einer optimalen Ausbeute eingestellt werden. Sie wird durch den pH-Wert ausgedrückt, der etwa zwischen 4 und 5 beim isoelektrischen Punkt des Eiweisses, in den meisten Fällen zwischen 4,6 und 4,8, liegen muss. Er ist für jedes Material zu ermitteln und einzustellen und muss während des Auswaschprozesses in der Proteinauswaschung (A2) eingehalten werden. Aus diesem Grund stellt man zweckmässigerweise das Frischwasser bereits auf diesen Wert ein.
Zur Trennung von Protein und Wasser ist es in manchen Fällen vorteilhaft, dem Frischwasser Elektrolyte, Kochsalz und Glaubersalz, Natriumacetat u. dgl. zuzusetzen.
Vor, während oder nach der Proteinauswaschung kann die Proteinmilch von schweren Anteilen an Sand, groben Partikelchen aus Schalen, Stärke oder Dextrinen mit Hilfe von Hydrozyklonen oder Separatoren noch weiter gereinigt werden.
Wie erwähnt, wird das Ausgangsmaterial mit der Lösungssuspension (LAl) oder der Lösung (LT2) angemaischt. Diese Maische kann direkt oder nach einer Quellung gemahlen werden. Hiezu werden verwendet : Stiftmühlen oder Scheibenmühlen oder Walzenmühlen. Zweckmässigerweise achtet man darauf, dass die Fasern nicht zerschlagen werden, weil die Abtrennung feiner Faseranteile vom Eiweiss Schwierigkeiten bereitet.
<Desc/Clms Page number 4>
Wesentlich für das ganze Verfahren ist die Verwendung möglichst keimfreien Ausgangsmaterials, was insbesondere beim Einsatz von im Vakuum in wässeriger Lösung entbenzinierten Schroten zu erzielen ist.
Hiebei verwendet man zum Entbenzinkren nicht reines Wasser, sondern die Lösungssuspension (LA1) oder die Lösung (LT2) oder ein Gemisch von beiden. Der ganze Prozess wird in der Regel schnell ver- laufen, weil dann Gärungsprozesse nicht oder nur in geringem Umfang auftreten. Er kann bei niedrigen oder höheren Temperaturen durchgeführt werden. Will man ein Protein erhalten, welches eine hohe Lös- lichkeit besitzt, so muss man darauf achten, dass die Arbeitstemperatur unter 600, vorzugsweise bei 50 bis 55 , liegt.
Will man das isolierte Protein für technische Zwecke einsetzen, so kann man das Eiweiss (E) in
Form einer Proteinmilch aus dem Prozess abziehen und bis zum pH-Wert von etwa 11 alkalisch machen.
Hiebei wird das Eiweiss gelöst, die ungelösten Anteile werden durch Separation oder Filtration entfernt, die klare Lösung wird angesäuert und das Eiweiss in bekannter Weise isoliert und getrocknet. Zur Vermei- dung von Gärungen während des Prozesses verwendet man keimtötende Substanzen, wie z. B.- schwefelige
Säure oder Antibiotika.
Als Ausgangsmaterial kommen-wie erwähnt-Ölsaatenschrote,-kuchen und-expeller in Betracht.
Es sind dies beispielsweise Sojaschrot, Erdnussschrot, Palmkernschrot, Erdnussexpeller, Sojaexpeller und
Baumwollsaatexpeller. Die Expeller und Kuchen werden gewonnen durch kontinuierliches bzw. diskonti- nuierliches Abpressen der Ölsaaten. Die sogenannten Schrote werden gewonnen durch Extraktion von z. B.
Sojabohnen, Nüssen, Baumwollsaaten, Palmkernen und andern Ölsaaten mit Benzin oder Hexan, wie es heutzutage allgemein üblich ist. Legt man auf die Gewinnung des Proteins mit hoher Quellfähigkeit und
Löslichkeit Wert, so muss die Entbenzinierung der Schrote unter milden Bedingungen vor sich gehen, so dass das Eiweiss aus diesem Prozess nicht koaguliert.
Man kann aber auch lösungsmittelfeuchtes Schrot als Ausgangsmaterial verwenden. Die Entfernung des Lösungsmittels erfolgt dann durch Kochen innerhalb des verwendeten geschlossenen Systems.
Durch Anwendung von Vakuum und die Verwendung von z. B. Fallstrom-, Umlauf-oder Dünnschicht- verdampfern ist es möglich, denverdampfvorgang sehr schnell und schonend durchzuführen, so dass keine
Schädigung des Eiweisses und ein hochlösliches Produkt entsteht, das auch für die Humanernährung ver- wendet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Auftrennung von Ölsaatenschroten und-expellern in Eiweiss (E), Lösliches (L) und Faserstoff (F), dadurch gekennzeichnet, dass man Ölsaatenschrote und-expeller einerseits und
Wasser anderseits in einem Verhältnis von etwa l : l, 5 bis etwa 1 : 20, vorzugsweise 1 : 3 bis 1 :
8, in einen geschlossenen Kreislauf einträgt und dabei
1. das Ausgangsmaterial mit einer Lösungssuspension (LA1), die neben gelösten Stoffen auch unlös- liches Protein enthält, anmaischt,
2. dicMaischein einer"Fasertrennung" (Tl) auftrenntinFasermaterial (FTl) und Proteinmilch (ET1),
3. die Proteinmilch in einer"Proteintrennung" (T2) auftrennt in Proteinkonzentrat (ET2) und eine
Lösung (LT2),
4. diese Lösung (LT2) gegebenenfalls nach Eindampfen aus dem Kreislauf austrägt,
5. das Proteinkonzentrat (ET2) in einer "Proteinauswaschung" (A2) im Gegenstrom mit in das ge- schlossene System eingeführtem Frischwasser (W) auswäscht, wobei die Lösung (LA2) und das Eiweiss (E) entstehen,
6. das Eiweiss (E) abtrennt und aus dem System austrägt,
7.
die in der Fasertrennung (Tl) erhaltenen Faserstoffe (FT1) im Gegenstrom mit der Lösung (LA2) wäscht, wobei die Lösungssuspension (LA1) und die Faserstoffe (F) entstehen, 8. die Faserstoffe (F) abtrennt und aus dem System austrägt,
9. die Lösungssuspension (LAI) zur Anmaischung des Ausgangsmaterials gemäss Stufe 1 zurückführt.
EMI4.1