DE1149234B

DE1149234B - Verfahren zur Gewinnung von Eiweiss aus OElsaatenrueckstaenden

Info

Publication number: DE1149234B
Application number: DEB62505A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Bock
Original assignee: PROTEIN CIE GmbH
Current assignee: PROTEIN CIE GmbH
Priority date: 1961-05-17
Filing date: 1961-05-17
Publication date: 1963-05-22
Also published as: SE316358B; CH418107A; US3402165A; BE617789A; GB996984A; DK113754B

Description

INTERNAT. KL. A 23 j

DEUTSCHES

PATENTAMT

B62505IVa/53i

ANMELDETAGs 17. MAI 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 22. MAI 1963

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. Sojaschrot und Erdnußschrot, haben einen sehr hohen Proteingehalt; Sojaschrot etwa 45%, Erdnußschrot bis zu 50%, Angesichts des großen Proteinmangels für 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 Ernäheung nutzbar 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 zuviel Wasser verwendet werden muß, wodurch hohe Kosten z. B. durch Protein-Verluste, Kalorien und Chemikalien auftreten und die löslichen Anteile in Lösungen mit etwa 1% Trokkensubstanz 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.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur besonders wirtschaftlichen Gewinnung von Eiweiß aus Ölsaatenrückständen unter gleichzeitiger Ausnutzung der dabei anfallenden löslichen Bestandteile und Faserstoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem geschlossenen Kreislaufsystem die abgetrennten Faserstoffe im Gegenstrom mit dem Waschwasser des abgetrennten, mit frischem Wasser im Gegenstrom gewaschenen Proteins gewaschen werden Verfahren zur Gewinnung von Eiweiß
uwQ Ölsaatenrückständen

Anmelder:

Protein-Compagnie G.m.b.H.,
Zug (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. A. Ullrich

und DipL-Chem. Dr. T. Ullrich, Patentanwälte,

Heidelberg, Poststr. 30

Dr. Helmut Bock, Krefeld,
ist als Erfinder genannt worden

und daß das Ausgangsmaterial mit dem Waschwasser der Faserstoffe angemaischt wird, wobei das G&- wichtsverhältnis zwischen Ölsaatenschrot und Wasser, welche beide von außen in das geschlossene Kreislaufsystem eingeführt werden, zwischen etwa 1:1,5 und etwa 1: 20, vorzugsweise zwischen 1:3 bis 1: 8 liegt.

In den Schemazeichnungen 1 und 2 soll das Verfahren verdeutlicht werden. Es bedeutet

M = Maische,
Tl = »Fasertrennung«,
FTl = Fasermaterial von »Fasertrennung«,
ETl — Proteinmilch von »Fasertrennung«,

Γ2 = »Proteintrennung«,
ET 2 = Proteinkonzentrat von »Proteintrennung«, LT 2 = Lösung der löslichen Anteile von

»Proteintrennung«,
Al= »Faserauswaschung«,

F = Fasern von »Faserauswaschung«,
LA 1 = Lösungssuspension von »Faserauswaschung«,
/42= »Proteinauswaschung»,

E = Protein,

LA 2 = Lösung von »Proteinauswaschung«,
L = Lösliches.

Der Rahmen kennzeichnet das vollkommen geschlossene System. In das System werden Ausgangs-

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material und Wasser im Verhältnis etwa 1:1,5 bis raten, die die Fasern mit einem relativ geringen Ge-

etwa 1: 20 eingeführt, wobei man halt an Feuchtigkeit abscheiden, kommt man z. B.

1. das Ausgangsmaterial mit einer Lösungssuspen- mit der halben Zahl oder noch weniger aus.

sion LAl, die neben gelösten Stoffen auch un- Die Fasertrennung Π und Faserauswaschung A1

lösliches Protein enthält, anmaischt, 5 können in den verschiedensten p_H-Bereichen von p_H 3

2. die Maische in einer »Fasertrennung« Tl auf- bis 7 vorgenommen werden. Man wird jedoch vortrennt in Fasermaterial FTl und Proteinmilch zugsweise im sauren Medium von p_H 4,3 bis 5,0 ar- ETl, beiten, da man zur Konservierung in der Regel

3. die Proteinmilch in einer »Proteintrennung« T2 schweflige Säure benutzt und die Proteintrennung auftrennt in Proteinkonzentrat ET 2 und eine io T 2 und Proteinauswaschung A 2 beim isoelektrischen Lösung LT 2, Punkt des Eiweißes, vorzugsweise bei p_H 4,7, durch-

4. diese Lösung gegebenenfalls nach Eindampfen führt.

aus dem Kreislauf austrägt, Für die »Proteintrennung« Γ 2, die die Aufgabe

5. das Proteinkonzentrat ET2 in einer »Protein- hat, die Proteinmilch in Proteinkonzentrat und eine Auswaschung« Al im Gegenstrom mit in das 15 wäßrige Lösung zu trennen, kann man z.B. verwengeschlossene System von außen eingeführtem den: Absitzbecken, Separatoren, Schleudern oder Frischwasser W auswäscht, wobei die Lösung Eindickungsapparate. Hierbei wird eine möglichst LA 2 und das Eiweiß E entstehen, eingedickte Proteinmilch ET 2, die etwa 200 bis

6. das Eiweiß E abtrennt und aus dem System aus- 300 g pro Liter Eiweiß enthalten kann, und eine trägt, ao wäßrige Lösung LT 2 erhalten. Man arbeitet zweck-

7. die in der Fasertrennung Tl erhaltenen Faser- mäßigerweise so, daß die wäßrige Lösung möglichst stoffe FTl im Gegenstrom in einer »Faseraus- kein unlösliches Eiweiß mehr enthält. Auch hier kann waschung« A1 mit der Lösung LA 2 wäscht, die Arbeitsweise in zwei Stufen vonstatten gehen, inwobei die Lösungssuspension LAl und die dem man die zunächst abgeschiedene wäßrige Lö-Faserstoffe F entstehen, 25 sung mit einem gewissen Proteingehalt noch einmal

8. die Faserstoffe F abtrennt und aus dem System nachklärt, die wäßrige Lösung LT2 abzieht und das austrägt, Proteinkonzentrat dem Strom ET 2 zusetzt.

9. die Lösungssuspension LA 1 zur Anmaischung Will man die Lösung LT 2 für Gärungsprozesse des Aüsgangsmaterials gemäß Stufe 1 zurück- verwenden, so erübrigt sich ein Eindampfen, und führt. 30 man kann diese Flüssigkeit direkt als Rohstoff ein-

Die Menge der aus dem System abgezogenen Lö- setzen. Will man die löslichen Anteile jedoch als Futsung hängt ab von der Menge Frischwasser W, die ter verwenden oder zum Versand bringen, so ist es zugegeben wird, und von dem Wassergehalt des Ein- zweckmäßig, diese Lösung in wirtschaftlicher Weise weißes und der Faserstoffe, die den Prozeß verlassen. in Mehrstufenverdampfern mit kleiner Verweilzeit, An Stelle der Lösungssuspension LA 1, die große 35 wie z. B. Umlaufverdampfern, Fallstromverdampfern Mengen ungelöstes Protein enthält, kann man zum oder Dünnschichtverdampfern, zu konzentrieren. Anmaischen auch die Lösung LT 2 oder ein Gemisch Die Proteinmilch ET 2 geht zur Proteinausvon beiden verwenden. In diesem Fall wird die Lö- waschung A 2. Dieser Vorgang dient zur Reinigung sungssuspension LA 1 oder der verbleibende Rest des Proteins. Hier gibt man das Frischwasser zu. derselben vor oder nach der Trennstufe Π der Pro- 40 Dieses fließt im Gegenstrom durch mehrere Austeinmilch ETl zugesetzt. Die Maische fließt gegebe- waschstufen dem Eiweißstrom entgegen, wobei durch nenfalls nach Quellung, Vakuumbehandlung und abwechselnde Konzentration und Verdünnung der Mahlung — wie weiter unten beschrieben wird — Auswaschprozeß vonstatten geht, und zwar wird das zur Fasertrennung Tl. Hier wird durch Aussieben, Frischwasser vor der letzten Auswaschstufe einge-Abschleudern oder Grobfiltration oder eine Kombi- 45 führt. Nach Abtrennung des Waschwassers wird es nation derartiger Verfahren das Fasermaterial FTl jeweils vor der vorhergehenden Stufe zur Verdünvon der wäßrigen Phase der »Proteinmilch« ETl, die nung verwendet, so daß es im Gegenstrom das Ei-Protein und lösliche Anteile enthält, getrennt. weiß auswäscht. Die Zahl der Auswaschungen rich-Die Fasertrennung kann in einer Stufe erfolgen. Es tet sich nach der Art der verwendeten Maschinen, ist aber auch möglich, die Fasertrennung in zwei Stu- 50 Nimmt man beispielsweise Separatoren, so setzt man fen aufzuteilen, indem man zunächst die Grobfasern drei bis vier Stufen ein, um ein genügend reines abscheidet und später erst die Feinfasern abtrennt Material zu bekommen.

und dazwischen gegebenenfalls noch eine Mahlung Das ausgewaschene Protein E wird aus dem Proder festen Anteile vornimmt. Die Siebe werden so ge- zeß direkt ausgetragen oder aber gegebenenfalls mit wählt, daß möglichst alle Fasern zurückbleiben. 55 HiKe von Vollmantel- oder Siebschleudern oder Das Fasermaterial FTl geht zur Faseraus- Filterpressen eingedickt, wobei eine Waschung des waschung A1, die Proteinmilch ET2 zur Protein- Eiweißes vorgenommen werden kann. Dieses Waschtrennung Γ 2. wasser ist ein Teil des zugeführten Frischwassers und Die Faserauswaschung ist mehrstufig und besteht wird als Waschwasser zum Auswaschen im Gegenaus mehreren hintereinandergeschalteten Trenn- 60 strom eingesetzt.

maschinen, wie z. B. Bogensieben, Spaltsieben, Wenn das Frischwasser im Gegenstrom die ProSchüttelsieben, Auswaschapparaten und Siebschleu- teinauswaschung A 2 passiert hat, wobei es lösliche dem. Je nach Arbeitsweise der einzelnen Maschinen Anteile aufnimmt, wird es zum Auswaschen des Fanimmt man mehr oder weniger Auswaschstufen, sermaterials in der Faserauswaschung A1 verwendet, deren Zahl zwischen zwei und zehn liegen kann. Bei 65 Die Faserauswaschung A1 kann z. B. bestehen aus Verwendung von Bogensieben und Schüttelsieben ist mehreren hintereinandergeschalteten Auswaschappadie Zahl der Auswaschstufen z. B. sechs bis zehn, bei raten, Schüttelsieben, Bogensieben oder Siebschleu-Verwendung von Schleudern und Auswasehappa- dem. 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 LAl, die sich im Laufe des Auswaschprozesses mit löslichen Anteilen und beträchtlichen Mengen Protein, z. B. bis zu 30 bis 50 g pro Liter, angereichert hat, wird zum Anmaischen des Ausgangsmaterials verwendet (Verfahrensschema 2).

Die Anmaischung des Ausgangsmaterials erfolgt in einem beliebigen Verhältnis. Zweckmäßigerweise nimmt man, falls das Material nach der Anmaischung durch Mahlen mittels Stift-, Scheiben- bzw. Korundscheibenmühlen aufgeschlossen werden soll, ein Verhältnis von 1: 3 bis 1: 7 und fügt vor der Fasertrennung Π weitere Lösungssuspension LA 1 hinzu, um die Arbeit der Fasertrennung Tl τα erleichtern. Für die Anmaischung kann jedoch auch die Lösung LT 2 oder eine Mischung der Lösungssuspensioin LA 1 und der Lösung LT 2 verwendet werden. In diesem Fall gibt man die Lösungssuspension LA 1 der wäßrigen Phase ETl 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, das Material einer gewissen Quellung oder Milchsäuregärung auszusetzen. Hierzu fügt man dem Material eine gewisse Menge von Säure, vorzugsweise schweflige Säure, zu und läßt die Maische bis zu 48 Stunden bei einer mäßigen Temperatur von vorzugsweise 45 bis 55° C quellen. Hierbei 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 Π in der Proteinmilch ETl zur Erzielung einer optimalen Ausbeute eingestellt werden. Sie wird durch den p_H-Wert ausgedrückt, der etwa zwisehen 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 A 2 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 und 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 LA 1 oder der Lösung LT 2 angemaischt. Diese Maische kann direkt oder nach einer Quellung gemahlen werden. Hierzu 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.

Wesentlich für das ganze Verfahren ist die Verwendung möglichst keimfreien Ausgangsmaterials, was insbesondere beim Einsatz von im Vakuum in wäßriger Lösung entbenzinierten Schroten zu erzielen ist. Hierbei verwendet man zum Entbenzinieren nicht reines Wasser, sondern die Lösungssuspension LA 1 oder die Lösung LT 2 oder ein Gemisch von beiden. Der ganze Prozeß wird in der Regel schnell verlaufen, 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 Löslichkeit besitzt, so muß man darauf achten, daß die Arbeitstemperatur unter 60° C, vorzugsweise bei 50 bis 55° C, 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 p_H-Wert von etwa 11 alakalisch machen. Hierbei 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 Vermeidung von Gärungen während des Prozesses verwendet man keimtötende Substanzen, wie z. B. schweflige 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. diskontinuierliches Abpressen der Ölsaaten. Die sogenannten Schrote werden gewonnen durch Extraktion von z. B. Sojabohnen, Nüssen, Baumwollsaaten, Palmkernen und anderen 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 bei 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 Dünnschichtverdampfern ist es möglich, den Verdampfvorgang sehr schnell und schonend durchzuführen, so daß keine Schädigung des Eiweißes und ein hochlösliches Produkt entsteht.

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Gewinnung von Eiweiß aus Ölsaatenrückständen unter gleichzeitiger Ausnutzung der dabei anfallenden löslichen Bestandteile und Faserstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geschlossenen Kreislaufsystem die abgetrennten Faserstoffe im Gegenstrom mit dem Waschwasser des abgetrennten, mit frischem Wasser im Gegenstrom gewaschenen Proteins gewaschen werden und daß das Ausgangsmaterial mit dem Waschwasser der Faserstoffe angemaischt wird, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Ölsaatenschrot und Wasser, welche beide von außen in das geschlossene Kreislaufsystem eingeführt werden, zwischen etwa 1:1,5 und etwa 1: 20 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial ganz oder mit Teilen der im Prozeß entstandenen konzentrierten Lösung der löslichen Anteile anmaischt und das zum Waschen benutzte Prozeßwasser ganz oder teilweise der Proteinmilch zusetzt.

3. Verfahren nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man lösungsmittelfeuchtes Schrot direkt aus der Extraktion mit dem benutzten Prozeßwasser und/oder der konzentrierten Lösung der löslichen Anteile amnaischt und das Lösungsmittel durch Abdestillieren im Vakuum entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen