CH390833A

CH390833A - Verfahren zur Gewinnung von Polysacchariden, insbesondere von Galaktomannan, der Endosperme von Guar oder ähnlichen Saaten

Info

Publication number: CH390833A
Application number: CH161960A
Authority: CH
Inventors: Ernst Dr Mueller
Original assignee: Meypro Ag
Priority date: 1959-02-18
Filing date: 1960-02-13
Publication date: 1965-04-15
Also published as: DE1111120B; GB906327A; FR1248832A; SE218956C1

Description

Verfahren zur Gewinnung von Polysacchariden, insbesondere von Galaktomannan, der Endosperme von Guar oder ähnlichen Saaten
Die Saaten, von weichen in der vorliegenden Be schreibund die Rede ist, bestehen in der Hauptsache aus dem Endoslperm (Fruchtkörper), dem Keimling und der Schale.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren handelt es sich darum, Reste der Keimlinge und die Schalen, welche am Endosperm fest anhaften, von diesem möglichst vollständig abzutrennen, um auf diese Weise die Endosperme, welche aus Polysacchariden, hauptsächlich aus Galaktomannan, bestehen, möglichst rein zu gewinnen. Im folgenden werden diese Polysaccharide als G-Subsbanz, die Keimlinge und Schalen als Begleitstoffe oder Verunreinigungen bezeichnet.

Als Begleitstoffe gelten in diesem Sinne auch verdorbene, braune oder schwarze Samenkörner, welche in den Rohsaaten immer vorhanden sind.

Nach dlen bisher bekanntgewordenen Methoden zur Gewinnung von z. B. Guarmehl werden die Saaten in besonderen Brechwerken gespalten und dabei in die sogenannten Samen-Schuppen und die Keimlinge getrennt. Die Schuppen bestehen aus den Fruchtkörpem mit den fest anhaftenden Schalen und aus Resten von Keimlingen.

Durch weitere Mahlprozesse werden diese Schuppen zu einem feinen Mehl verarbeitet, wobei ein kleiner Teil der Schalen, z. B. durch Windsichtung, von der G-Substanz abgetrennt werden kann. Ein grosser Teil der Schalen kann jedoch auf diese Weise nicht entfernt werden. Ebenso bleiben grössere Teile von Keimlingen im sogenannten Guarmehl vorhanden.

Es sind ferner Verf ahrien bekannt, wo z. B. durch Behandlung von Roh-Saaten mit wässerigen Alkalien Schalen und Keimlinge gelockert oder abgebaut werden. Es kann damit eine bessere Reinigung der Polysaccharide erreicht werden. Die grossen Nachteile dieser Verfahren bestehen darin, dass bei einer Behandlung von genannten Saaten mit wässerigen Lösungen die Polvsaccharide sehr viel Wasser aufnehmen und aufquellen und so die technische Durch führung der Verfahren ganz erheblich erschweren oder in speziellen Fällen unmöglich machen.

Wenn die Galaktomannane in trockener Form gewonnen werden sollen, müssen die stark wasserhaltigen Produkte mit relativ grossem Wärmeaufwand getrocknet werden, was die Herstellungsko6lben erheblich erhöht.

Das neue Verfahren bezweckt, wie oben erwähnt, die möglichst vollständige Abtrennung der Begleitstoffe von der G-Substbanz. Als Ausgangsmaterial für die unten beschriebenen neuen Verfahren stehen die sogenannten Samen-Schuppen zur Verfügung.

Es wurde gefunden, dass die Verkochung oder der Abbau von Keimlingen und Schalen mit wässerigen Alkalien, wie z. B. 2-30 %ige Natronlauge, vor teilhaft in Gegenwart von Salzen durchgeführt werden kann. Es wurde festgestellt, dass bei Gegenwart von Salzen die Quellung der Polysaccharide so stark verhindert werden kann, dass eine technische Durchführung des Verfahrens wesentlich erleichtert oder überhaupt ermöglicht wird. Als Salze, welche die Quellung mindestens teilweise verhindern, können z. B. Natriumsulfat, Kaliumacetat, Ammoniumchloride, etc., verwendet werden.

Zahlreiche anorganische (und organische) Verbindungen, z B. verschiedene Salze von Metallen und Erdalkalimetallen, können mit den G-Subsltan- zen in Gegenwart von Alkalien Verbindungen (Bindungen) eingehen. Durch derartige Bindungen kann z. B. die Löslichkeit der G-Subs, tanzen bzw. deren Derivate in wässerigen alkalischen Lösungen minde stens teilweise sehr stark herabgesetzt werden. Ebenso kann die Quellbarkeit oder die Aufnahmefähigkeit für Wasser der genannten Verbindungen oder Additionsprodukte mindestens teilweise sehr stark vermindert werden. Organische oder anorganische Ver bindungen, welche Elemente wie Fe-Ni-Co-Cr-Cu Pb-B-Si-Al-Bi-Ba-Mg-Ca- und dergleichen enthalten, können in diesem Sinne mit der G-Substanz reagieren.

Als Beispiele seinen genannt: Fe-Chlorid, Cu Sulfat, Pb-Acetat, Al-Laevulinat, Ba-Chlorid, Ca Chlorid, Borax, Wasserglas und dergleichen. Die G Substanz kann bei verschiedenen pH-Werten mit den genannten Verbindungen umgesetzt werden.

Die Tatsache, dass die Wasserlöslichkeit oder die Quellbarkeit in Wasser der G-Subsbanzen stark ver mindert werden kann, indem die genannten Blok kierungsmittel einzeln oder in Kombinationen zugesetzt werden, erlaubt eine längere Behandlungszeit mit verdünnten Alkalien oder im Trenn-oder Auswaschverfahren mit Wasser, ohne dass da bei grössere Verluste an G-Substanz oder zu hohe, unrationelle Wasseraufnahmen eintreten.

Die in der obenerwähnten Weise mit Alkalien behandelten Polysaccharide können in folgender Art weiterverarbeitet werden: a) Durch Waschen der G-Substanz-Schuppen auf einem Sieb, wobei die bis zu einem feinen
Schlamm abgebauten Be, gleitstoffe ausgespült werden, oder b) durch Flotation, wobei die z. B. nur teilweise abgebauten Begleitstoffe durch z. B. Wasser weg getragen werden, oder c) durch Windsichtung. wobei die selektiv getrock neten Begleitstoffe ausgeblasen werden, und der gleichen.

Durch die Bildung der erwähnten Additionsverbindungen der G-Substanzen mit den verschiedensten Blockierungsmi.tteln kann neben der genannten Verminderung der Wasseraufnahmefähigkeit in verschiedenen Fällen eine für die technische Durchfüh- rung der weiteren Verfahrensstufen sehr wesentliche Veränderung der mechanischen Eigenschaften der G-subsbanzen oder -Schuppen erreicht werden.

Während z. 3. nichk- blockierbe Guar-Schuppen, welche etwa die gleiche Gewichtsmenge Wasser aufgenommen haben, nur mit grössten Schwierigkeiten vermahlen werden können. können blockierte Guar-Schuppen bei entsprechendem Wassergehalt u. U. sehr leicht zerkleinert werden.

Die auf diese Weise gewonnenen feuchten Mehle sind rieselfähig und können in dieser Form leicht weiterverarbeitet werden: a) Trocknung z. B. im Heisslufttrockner ; b) Reinigung durch Auswaschen mit Wasser oder
Salzlösungen od er oder Wasser-Alkoholgemischen oder Wasser-Ketongemischen oder Lösungsmit tel und dergleichen; c) Herstellung von Derivaten durch z. B. enzymati schen Abbau, durch Oxydation oder durch Sub stitution und dergleichen ; d) Herstellung von wasserlöslichen Produkten durch
Auswaschen mit Säuren, z. B. in Wasser-Alkohol
Gemischen und dergleichen; e) Vermischen mit Salzen, wie Phosphaten und der gleichen, und Trocknung; f) Verwendung ohne zusätzliche Trocknungs-oder Reinigungs-oder Modifizierungsprozesse.

Die nach a) bis d) gewonnenen reinen oder technisch reinen G-Substanzen oder blockierten G Substanzen oder sonstwie modifizierten G-Substan- zen können in den verschiedensten Industrien als Quellmittel, Verdickungsmittel, Schlichten, Klebstoffe, Dispergierungsmittel. Desinfektionsmittel, Weichmacher und dergleichen Verwendung finden.

Beispiel 1
Verwendung von Cu-Acetat als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von
20 kg Cu-Acetat 200 1 Wasser
4 kg Hydrosulfit etwa 2 Min. verkocht, dann werden
30 kg NaOH zugegeben und weitere 15 Min. bei etwa 100O behandelt.

Nach dieser Reaktionszeit werden die Cu-G-Substanz-Schuppen mit Wasser gewaschen. geschleudert und vermahlen.

Das erhaltene Mehl kann getrocknet und z. B. als Konservierungsmittel verwendet werden.

Das erhaltene Mehl kann aber auch mit z. 3.

10 0/oiger Phoslphorsäure/Wasser-Alkohol gewaschen werden.

Das erhaltene rein weisse Produkt ist in saurem und alkalischem Wasser löslich und kann z. 3. als Verdickungsmittel eingesetzt werden.

Beispiel 2
Verwendung von Na-Silikat als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von 1801 Wasser
60 kg Wasserglas 10 kg Mg-Oxyd
30 kg NaOH
2 kg Hydrosulfit
15 Min. bei 100-110ç) verkocht.

Nach dieser Reaktionszeit werden die Si/Mg Guar-Schuppen mit Wasser gewaschen, geschleudert und gemahlen.

Das feuchte oder getrocknete Mehl ist z. B. in angesäuertem Wasser, z. B. verdünnter Ameisensäure, gut löslich. Das z. B. mit Phosphorsäure/Alkohol/Wasser gewaschene Mehl kann als Verdikkungsmittel verwendet werden.

Beispiel 3 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von 2501 Wasser
20 kg Chloroalcium
3 kg Hydrosulfit
2 Min. verkocht. Nach dieser Zeit werden
25 kg NaOH zugesetzt und weitere 15 Min. be handelt
Nach dieser Reaktionszeit werden die Ca-Guar Schuppen gewaschen, geschleudert und gemahlen.

Das feuchte Mehl kann mit Phosphorsäure/Alkohol gewaschen und dann getrocknet werden. Die so erhaltenen Produkte können als Verdickungsmittel in der lebensmittelindustrie verwendet werden.

Beispiel 4
Verwendung von Natriumacetat als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von 200 1 Wasser
30 kg NaHacetat
30 kg NaOH bei 1100 5 Min. verkocht.

Nach dieser Reaktionszeit werden die Guar Schuppen mit Wasser gewaschen und z. B. mit Me- thanol getrocknet.

Das gemahlene Produkt kann durch Oxydation in ein Verdickungsmittel, welches in der Textilindustrie eingesetzt werden kann, weiterverarbeitet werden.

Beispiel 5
Verwendung von Al-Laktat als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von 200 1 Wasser
15 kg Al-Laktat
30 kg NaOH
5 kg Ca-Hydroxyd
5 kg Mg-Hydroxyd
4 kg Hydrosulfit bei 800 15 Min. verkocht.

Nach dieser Reaktionszeit werden die Al-Schuppen mit Wasser gewaschen, geschleudert und vermahlen. Das feuchte Mehl wird mit einer Lösung von 10% Ameisensäure in Wasser/Alkohol gewaschen und durch Substitution in ein Guar-Derivat umgewandelt. Die so gewonnenen Produkte eignen sich z. B. für die Oberflächenbehandlung von Papier.

Beispiel 6
Verwendung von Borax als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Sohuppen werden in einem Gemisch von 150 1 Wasser
3 kg NaOH
2 kg Borax
2 kg Mg-Oxyd
2 kg Hydrosulfit bei 105 20 Min. verkocht.

Nach dieser Reaktionszeit werden die B-Guar Schuppen mit Wasser gewaschen, geschleudert und vermahlen.

Das feuchte Pulver kann für eine Substituierung verwendet werden.

Das feuchte Mehl kann direkt getrocknet werden und kommt z. B. für die Papierleimung in Frage.

Das Mehl kann in alkalischer wässeriger Dispersion oxydiert werden und dergleichen.

Beispiel 7
Verwendung von Ba-Chlorid als Blockierungsmittel 100 kg Guar-Schuppen werden in einem Gemisch von 300 1 Wasser
20 kg Chlorbarium
20 kg Ca-Hydroxyd
30kg NaOH
3 kg Hydrosulfit während 25 Min. verkocht.

Nach dieser Reaktionszeit werden die BA-G-Kör- ner mit Wasser gewaschen, geschleudert und vermah- len.

Die so erhaltenen Produklte sind in saurer Lösung klar löslich. Durch Vermischen mit Komplexbildnern, wie z. B. Hexa-meta-Phosphate oder Chel 242 (Geigy) und dergleichen, können diese und andere blockierten Galaktomannane -auch in alkalischer Lösung klar gelöst werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Gewinnung von Polysacchariden aus Leguminosen, z. B. Guarslamen, wobei Keimling, Schale und verdorbene Samenkörner durch alkalische Lösungen ganz oder teilweise abgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, dass die alkalische Blehand- lung bei Temperaturen von 60-110 C in Gegenwart von die Quellung der Polysaccharide verhindernden Salzen durchgeführt wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Salze, welche die Quellung verhindern oder hemmen, solche verwendet werden, welche mit den Polyslacchariden keine Additionsver bindung eingehen, wie z. B. Na-, K- oder NH4-Salze, welche keine Schwermetalle enthalten.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hemmung von Quellung und Löslichkeit Salze verwendet werden, welche mit Polysacchariden Bindungen eingehen, wie z. B. Fe-, Ni-, Co-, Cr-, Cu-, Pb-, B-, Si-, Al-, Bi-, Ba-, Mg- oder Ca-Salze.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Abbau der Begleit- stoffe gewonnenen Produkte gewaschen werden mit z. B. alkoholischen Lösungen von Säuren.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Polysacchariden, die durch Metallverbindungen - die mit ihnen Additionsverbindungen eingehen - blokkiert worden sind, zwecks Wiederherstellung von Quellung und Löslichkeit, in alkalichen Medien Komplexbildner, wie etwa Hexa-m-Phosphat, zugesetzt werden.