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Verfahren zur Gewinnung von Inulin
Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von Inulin durch Extraktion inulinhaltiger
Pflanzenteile, wie insbesondere Zichorienwurzeln,
Topinamburknollen, Dahlienknollen usw. Die bisher zur Isolierung von Inulin angewendeten
Verfahren weisen den Nachteil auf, dass sie trotz hoher Betriebs-und Verfahrenskosten nur eine geringe Ausbeute ergeben.
Der Grund dieses Übelstandes liegt darin, dass das Inulin äusserst leicht zersetzlich ist und daher während der
Auslaugung und Abpressung der frischen, grünen, inulinhaltigen Wurzelteile bei seiner Abtrennung von den Begleitsubstanzen und seiner Reinigung hohe Verluste in Kauf genommen werden müssen.
Man hat diese Zersetzung des Inulins hauptsächlich der Einwirkung der vorhandenen organischen Säuren zugeschrieben und vorgeschlagen, die Hydrolyse des Inulins durch Abstumpfen (Neutralisieren) der ausgezogenen oder ausgepressten Säfte zu verhindern. Durch diese Massnahme lässt sich jedoch die Ausbeute an Inulin nur in bescheidenem Masse verbessern. Bei einer üblichen Trocknung des inulinhaltigen Gutes auf Temperaturen bis zu 100 oder 110 geht der Gehalt an Inulin wesentlich zurück.
Man hat daher vorgeschlagen, die durch die Wirkung des Fermentes Inulase verursachte Zersetzung des Inulins durch den Zusatz von narkotisch wirkenden Mitteln, wie z. B. Chloroform, vorzugsweise in Dampf-oder Gasform, zu verhindern. Abgesehen von der Umständlichkeit dieses Verfahrens kann eine solche Behandlung, die nur eine Haltbarmachung während der Lagerung bewirken kann, die Zersetzung des Inulins bei der Auslaugung des Rohgutes nicht verhindern, bei welcher die-Inulase in Gegenwart von Wasser wirksam wird.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Inulase vor der Auslaugung des frischen Rohgutes durch Hitzeeinwirkung unwirksam zu machen, zugleich aber die Hydrolyse des Inulins während des Erhitzungsprozesses auf ein Minimum herabzudrücken. Erfindungsgemäss wird dieser Gedanke dadurch verwirklicht, dass das frische Rohgut vor seiner Auslaugung auf Temperaturen von etwa 800 oder darüber, bei welchen die Inulase zerstört wird, erhitzt wird, wobei es wesentlich ist, dass die Dauer der Erhitzung im Temperaturbereich, in welchem die Inulase be- sonders kräftig wirkt, das ist zwischen etwa 50-70 C, möglichst kurz gehalten, dieser
Temperaturbereich also sozusagen übersprungen wird.
Aus dem in dieser Weise vorbereiteten
Rohgut kann dann das Inulin in an sich bekannter
Weise, vorzugsweise durch Extraktion mit Wasser, gewonnen, isoliert und gewünschtenfalls durch
Hydrolyse zu Laevulose verarbeitet werden.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der
Erfindung verfährt man beispielsweise wie folgt :
Die frischen oder lufttrockenen inulinhaltigen pflanzenteile werden zerkleinert, möglichst rasch auf Temperaturen über 80 C erhitzt und bis zu einem Trockensubstanzgehalt von wenigstens
80% getrocknet, wodurch die Inulase rasch wirkungslos gemacht und zerstört wird, während sich das Inulin aus dem Zellwasser in fester Form abscheidet.. Der getrocknete Rohstoff wird im
Zeitpunkt der Verarbeitung, zweckmässig bei
Temperaturen zwischen 700 und 850 C, nach dem Prinzip der Diffusion ausgelaugt.
Die hiebei erhaltenen Säfte sind infolge eines Gehaltes an
Karamelstoffen etwas dunkler gefärbt als die
Säfte, die unmittelbar durch Extraktion der frischen Pflanzenteile erhalten werden, sind jedoch äusserst arm an schädlichen Stickstoffsubstanzen und Kolloiden, Kolloide, die im Presssaft oder Diffusionssaft aus frischen Wurzeln enthalten sind, werden durch die erfindungsgemässe Trocknung unlöslich gemacht und können daher den weiteren Reinigungs- und Kristallisationsprozess nicht stören. Das Verfahren bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass bei Reinigung der Diffusionssäfte aus getrocknetem Rohmaterial viel weniger Kalk nötig ist als zur Reinigung von Säften frischer Wurzeln.
Da Kalk zersetzend und bei grösseren Konzentrationen inulinfä11end wirkt, erzielt man daher eine leichtere Kristallisation und gewinnt erheblich bessere Ausbeuten als bei den bekannten Verfahren.
Bei der Verarbeitung von stark getrocknetem, beispielsweise zum Teil angebräuntem Gut hat es sich als zweckmässig erwiesen, den Rohstoff vor der Auslaugung nach dem Diffusionsverfahren bis zur vollständigen Durchweichung in Wasser bei Temperaturen unterhalb der Lösungstemperatur des Inulins, also zweckmässig unter 60 C, zu weichen und zu quellen, allenfalls unter mehrmaligem Wasserwechsel, und das
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Weichwasser, in welchem die die Kristallisation störenden Stoffe, besonders Karameleund glukosid- artige Bitterstoffe, enthalten sind, abzuscheiden und getrennt für die Gewinnung von Bitterstoffen, Bitterstoffpräparaten, Rohstoffen für die Kaffeezusatzherstellung u. dgl. zu verarbeiten.
Eine Zersetzung oder ein Abbau des Inulins durch eine derartige Quellung oder Vorlaugung tritt nicht ein, da die Inulase durch den vorhergehenden Trocknungsprozess unwirksam gemacht ist. Die Auslaugung wird in neutraler oder annähernd neutraler Lösung durchgeführt, indem die sauer wirkenden Karamele und löslichen organischen Säuren durch basisch wirkende Zusätze, wie Kalziumkarbonat, neutralisiert werden.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Kaffee- ersatz-und Kaffeezusatzmitteln die Rohstoffe einschliesslich inulinhaltiger Pflanzenteile zu trocknen und zu rösten. Diese Verfahren zielen jedoch nicht auf die Gewinnung von isoliertem Inulin ab, so dass die Trocknung im Rahmen dieser bekannten Verfahren nicht die gleiche Bedeutung besitzt wie bei dem Verfahren gemäss der Erfindung. Der Erfinder hat auch schon früher im Zuge eines Verfahrens zur Aufarbeitung von stark inulinhaltigen Pflanzenteilen durch Vorreinigung des Rohgutes mit organischen Lösungsmitteln, welche die unangenehmen Geschmacks-und Geruchstoffe, aber nicht Inulin lösen, angegeben, dass gegebenenfalls auch von vorgetrockneten Rohstoffen ausgegangen werden könne. Es hat aber an der Erkenntnis gefehlt, dass durch Zerstörung bzw.
Entaktivierung der Inulase durch Hitze- einwirkung die Verluste an Inulin vermindert werden können. Demzufolge ist es auch nicht bekanntgeworden, eine Trocknung der inulinhaltigen Pflanzenteile im Zuge der Gewinnung von Inulin unter solchen Bedingungen durchzuführen, dass die Wirksamkeit der Inulase schon während des Trocknungsprozesses auf ein Minimum heruntergedrückt und im Endergebnis die Inulase entaktiviert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Inulin aus inulinhaltigen Pflanzenteilen, wobei das Ausgangsgut vor der Auslaugung einem Erhitzungsprozess unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das frische Rohgut vor einer Auslaugung zum Zwecke der Zerstörung der Inulase unter Vermeidung einer Hydrolyse derart erhitzt, dass der Temperaturbereich von 500 bis 700 C rasch übersprungen wird und die Endtemperatur des Gutes etwa 80 C erreicht oder überschreitet.