DE4042405C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diätetischen Ballast- oder Füllstoffen aus getrock­ neten pflanzlichen Rückständen.

Ballast- oder Füllstoffe werden zur Herstellung energie­ reduzierter Nahrungsmittel und diätetischer Produkte verwendet. Beispielsweise aus der EP 00 35 643 B1 ist bekannt, hierfür von entsaftetem Obst und anderen pflanzlichen protopectinhaltigen Stoffen auszugehen. In der EP 01 94 060 A2 wird vorgeschlagen, Maisfasern chemisch mit wässrigen Alkalilösungen zu behandeln.

Der zunehmende Bedarf an solchen Produkten läßt zusätz­ liche Verfahren zur Herstellung von diätetischen Ballast- oder Füllstoffen wünschenswert erscheinen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein solches Verfah­ ren vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die getrock­ neten pflanzlichen Rückstände zunächst mit gasförmigem Ammoniak bei Zimmertemperatur behandelt und anschlie­ ßend mit Wasser oder verdünnter Natronlauge die amidier­ ten Pektine aus den pflanzlichen Rückständen extrahiert werden, und daß die nach der Extraktion des Pektins verbleibenden pflanzlichen Rückstände gewaschen und neutralisiert und zu diätetischen Ballast- oder Füll­ stoffen weiterverarbeitet werden.

Bei einem neu entwickelten Verfahren zur Herstellung von amidierten Pektinen wurde festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Amidierung und Extraktion des Pektins neben dem Pektin noch andere wasserlösliche Verunreinigungen entfernt werden, so daß man sehr reine zellulose- und hemizellulosehaltige Rückstände erhält.

Die gewaschenen Extraktionsrückstände können mit organi­ schen oder anorganischen Säuren neutralisiert, getrock­ net und vermahlen werden. Die so aufbereiteten Extrak­ tionsrückstände können vorteilhaft als Ballast- oder Füllstoffe bei der Herstellung kalorienreduzierter Nahrungsmittel und diätetischer Produkte verwendet werden.

Verschiedene, besonders bevorzugte, Ausführungsformen des Verfahren zur Gewinnung der amidierten Pektine führen entsprechend auch zur Gewinnung besonders reiner Extraktionsrückstände.

Insbesondere haben sich Zuckerrübenschnitzel als Grund­ stoff besonders geeignet erwiesen, die auf diese Weise besonders zweckmäßig zu diätetischen Ballast- oder Füllstoffen verarbeitet werden können.

Verschiedene Versuche sind zum Isolieren der gewünschten Pektine aus den Rohmaterialien vorgenommen worden.

Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden (W. Bock und D. Lange, "Zur Gewinnung von niederverestertem Pektin aus technischen Apfelpektinextrakten mit Ammoniak", in: Nahrung Vol. 7, 1963, 71) niederveresterte Pektine aus Apfeltrockentrestern dadurch zu gewinnen, daß eine partielle Entesterung des Protopektins im flüssig­ keitsarmen Zustand mit Salzsäure oder eine teilweise Verseifung der Pektinextrakte mit Ammoniak erfolgen soll. Eine Reaktion von Pektinen mit Ammoniak hat auch bereits W. A. Mitchell "Ammoniated Pectins", in: FOOD TECHNOLOGY, Vol. 4 (1950, 135) vorgeschlagen. Isoliertes trockenes Pektin wird dabei Ammoniakgas unter Druck ausgesetzt.

Bei den bisher bekannten Verfahren müssen dazu zunächst die Pflanzenrückstände, beispielsweise die Zuckerrüben­ schnitzel, mit Säure aufgeschlossen und das extrahierte Pektin aus diesen Lösungen durch Zusatz polyvalenter Kationen oder durch Zusatz von Alkohol gefällt und anschließend gewaschen und getrocknet werden.

Anstelle einer Behandlung von bereits extrahierten, trockenen, hochveresterten Pektinen mit Ammoniakgas werden nunmehr die pflanzlichen Rückstände unmittelbar mit Ammoniakgas in Verbindung gebracht, wobei erst anschließend eine Extraktion stattfindet.

Diese Umkehrung der Behandlungsreihenfolge führt über­ raschend zur Lösung des Problems. Experimentell wurde gefunden, daß man das Protopektin beispielsweise der Zuckerrübe durch Behandlung mit gasförmigem Ammoniak direkt amidieren kann.

Diese Behandlung findet bevorzugt etwa bei Zimmer­ temperatur statt. Zuckerrübenschnitzel haben sich dabei als besonders geeignet erwiesen.

Durch Einhaltung bestimmter Reaktionszeiten kann dabei der Amidierungsgrad und der Veresterungsgrad in ge­ wünschter Weise eingestellt werden. Bei dieser Ami­ dierung findet bereits eine teilweise Entacetylierung des Protopektins statt.

Da chemisch gesehen mehrere der gewünschten Vorgänge bereits gleichzeitig ablaufen, wird auch die Gesamt­ behandlungszeit deutlich verkürzt.

Grundsätzlich kann das Verfahren auf alle getrockneten Rückstände von Pflanzen angewendet werden. Besonders interessant ist es jedoch bei der Verarbeitung von pflanzlichem Material, dessen Protopektin Acetylgruppen enthält, so daß es bisher für die Pektingewinnung schlecht geeignet war.

Die Amidierung wird so durchgeführt, daß in einem mit Trockenschnitzeln gefüllten Reaktionsbehälter gasförmiges Ammoniak bei Raumtemperatur eingeleitet wird, Hierbei findet eine Ammonolyse statt, d. h. die Methoxylgruppen des Protopektins werden unter Ein­ führung der Amidgruppe abgespalten. Aus den Acetyl­ gruppen entsteht unter Rückbildung der sekundären Hydroxylgruppen Ammoniumacetat.

Vorteilhaft werden die Schnitzel in einem Reaktionsturm durch eine Ammoniakatmospähre hindurchgefördert und Kontaktzeiten zwischen Schnitzel und Ammoniakgas von 30 min bis 10 h je nach dem gewünschten Amidierungsgrad, eingestellt.

Dabei haben sich Kontaktzeiten insbesondere zwischen 30 und 90 min als besonders geeignet herausgestellt. Die gewünschten Amidierungsprozesse sind zu diesem Zeitpunkt bereits sehr weit fortgeschritten, so daß eine weitere Behandlungszeit nicht mehr erforderlich scheint.

Bei der Amidierung werden von 100 kg Trockenschnitzeln (Zuckerrüben) 5 bis 6 kg Ammoniak aufgenommen, das allerdings nicht vollständig zur Amidierung der Pektine dient, sondern auch zu anderen Reaktionen mit weiteren Bestandteilen der Trockenschnitzel ausführt. Die ami­ dierten Schnitzel können direkt durch Behandlung mit der 10fachen Wassermenge bei 40 bis 80°C und 4 bis 10 h Reaktionszeit extrahiert werden.

Da bei dem Aufschluß in ammoniakalischer Lösung die restlichen Acetylgruppen nur langsam abgespalten werden, erwies es sich als vorteilhaft, den Aufschluß mit einer 0,05 bis 0,1%igen Natronlauge durchzuführen. Bei diesen geringen Natronlaugekonzentrationen werden die Acetylgruppen mit ausreichender Geschwindigkeit abgespalten, ohne daß eine nennenswerte Verseifung der Amidgruppen auftritt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die einfache Abtrennung des Amidpektines aus den Lösungen. Es stellte sich heraus, daß aus den konzentrierten extrahierten Lösungen durch einfaches Ansäuern auf pH 2,0 das Amid­ pektin ausgefällt und abgetrennt werden kann. Dieses Ergebnis war besonders bei den niedrigamidierten Pek­ tinen mit einem Veresterungsgrad von ca. 40% nicht vorherzusehen, da die Pektine aus dem sauren Aufschluß der Rübenschnitzel bei gleichem Veresterungsgrad mit Säure nicht fällbar sind. Nach dem Waschen mit Wasser wird die amidierte pektinige Säure in verdünnter Natron­ lauge bei pH 7,0 gelöst und diese Pektatlösung wird konzentriert und getrocknet.

Bei einem Anwendungsbeispiel werden 100 g Zuckerrüben­ trockenschnitzel in ein Glasrohr gefüllt, welches am unteren Ende mit einer Siebplatte verschlossen ist. Zur Kontrolle des Gasstromes und zur Verhinderung des Luftaustausches wird das Glasrohr oben mit einer Waschflasche verbunden, welche 25%iges Ammoniakwasser enthält.

In das untere Ende der Säule wird ein langsamer Gas­ strom von Ammoniak in einer Zeit von 4 bis 5 min einge­ leitet. Anschließend wird der Gasstrom abgestellt und die Trockenschnitzel werden 40 min in der Ammoniakatmosphäre belassen. Die amidierten Schnitzel werden dann in 1500 ml 0.05%iger Natronlauge bei 45°C 8 h aufgeschlossen, abfiltriert und mit Wasser nachgewaschen. Das Filtrat und Waschwassser wird durch Zusatz von Salzsäure auf pH 7,0 eingestellt. Falls erforderlich, können durch Zusatz von Enzymen uner­ wünschte Begleitstoffe hydrolysiert werden.

Nach der Abtrennung ausgeflockter Verunreinigungen wird diese Lösung konzentriert. Aus der konzentrierten Lösung wird durch Zusatz von Salzsäure bei pH 2,9 die amidierte pektinige Säure ausgefällt.

Durch Waschen mit Wasser unter Zusatz von Oxydations­ mitteln wird diese pektinige Säure weiter gereinigt und entfärbt. Nach dem Abzentrifugieren erhält man durch Auflösen in verdünnter Natronlauge bei pH 7,0 eine Pektatlösung, welche weiter konzentriert und getrocknet wird.

Aus 100 g Trockenschnitzeln werden auf diese Weise 8 bis 10 g Amidpektin, berechnet als Polygalacturon­ säure, erhalten. Einer 1%ige Lösung dieses Amidpektines ergibt mit Milch ein festes homogenes Gel.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von diätetischen Ballast­ oder Füllstoffen aus getrockneten pflanzlichen Rückständen, dadurch gekennzeichnet, daß die getrock­ neten pflanzlichen Rückstände zunächst mit gasförmigem Ammoniak bei Zimmertemperatur behandelt und anschlie­ ßend mit Wasser oder verdünnter Natronlauge die amidierten Pektine aus den pflanzlichen Rückständen extrahiert werden, und daß die nach der Extraktion des Pektins verbleibenden pflanzlichen Rückstände gewaschen und neutralisiert und zu diätetischen Ballast- oder Füllstoffen weiterverarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als getrocknete pflanzliche Rückstände Zuckerrü­ benschnitzel verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten pflanz­ lichen Rückstände in einem Reaktionsturm durch eine Ammoniakatmosphäre hindurchgefördert werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzeiten zwi­ schen den getrockneten pflanzlichen Rückständen und dem Ammoniakgas zwischen 30 min und 10 h liegen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzeiten zwischen 30 und 90 min liegen.