**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Dextrose und Dextrinen aus eiweisshaltigen Stärkerohstoffen, bei dem die Stärkerohstoffe einer zweistufigen, enzymatischen Hydrolyse unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten und zweiten Hydrolysestufe Begleitstoffe abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der ersten Hydrolyse eine Nassvermahlung der Cerealien erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erster und zweiter Hydrolyse nachvermahlen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrolyseendprodukt über Ionenaustauscher entsalzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auflösung der zwischen den enzymatischen Abbaustufen abgetrennten Proteine mit Alkali behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierte Lösung mit der Lösung aus der zweiten Enzymierungsstufe vereinigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass der erste enzymatische Abbau mit Amylasen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite enzymatische Abbau mit Amyloglucosidase erfolgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eiweissabtrennung nach der zweiten Enzymierungsstufe erfolgt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Dextrose und Dextrinen aus eiweisshaltigen Stärkerohstoffen.
Als Ausgangsstoff für die Stärke dienen vorwiegend pflanzliche Produkte wie Cerealien, insbesondere Mais, Weizen, Roggen und Hafer.
Es ist bekannt, die Stärkehydrolyse in einem zweistufigen Enzym-Enzymprozess durchzuführen. Da unverkleisterte Stärke nur langsam von Enzymen angegriffen wird, ist eine Vorverflüssigung der Stärke bei erhöhten Temperaturen (60-120 ) und anschliessend mit Alpha-Amylase (pH 6-7) und einer zweiten Stufe (40-70 ) mit Amyloglucosidase (pH 3,5-4,5) erforderlich.
Nachteil der bekannten Verfahren ist die Notwendigkeit, durch Quellung oder Auswaschung mit Wasser, den Anteil an wasserlöslichen Begleitstoffen der Stärke weitgehend auszuwaschen, um reine Stärke für die enzymatische Hydrolyse und die Herstellung einer reinen Dextrose zu erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Dextrose und Dextrinen aus eiweisshaltigen Stärkerohstoffen, bei dem die Stärkerohstoffe einer zweistufigen, enzymatischen Hydrolyse unterworfen werden, ohne dass als Ausgangsmaterial für die Enzymbehandlung reine Stärken eingesetzt werden müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss nach Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen einer ersten und zweiten Hydrolysestufe Begleitstoffe abgetrennt werden.
Zu diesem Zweck werden nach dem ersten enzymatischen Abbau ein oder mehrere Trennapparate eingebaut (Filter, Separatoren, Zyklone, Zentrifugen). Hier können z.B. auch im Falle von Mais-Abbau die Feststoffe entfernt werden. Der geklärte Sirup mit einem Teil der gelösten Eiweisse fliesst dann zur zweiten Stufe und auf die Ultrafiltration.
Vor allem in der ersten Stufe des enzymatischen Abbaus wird vorteilhaft mit spezieller Nassmahlung gearbeitet, welche eine Feinst-Zerkleinerung der gebrochenen Körner gestattet und daher den Abbau beschleunigt und vervollständigt.
Das Verfahren ist anhand von Beispielen mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:
Fig. 1 das Fliessbild einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Invertzucker,
Fig. 2 das Fliessbild einer Variante der Ausführungsform des Verfahrens nach Fig. 1,
Fig. 3 Das Fliessbild einer weiteren Variante der Ausführungsform des Verfahrens nach Fig. 1,
Fig. 4 das Fliessbild einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Dextrose, und
Fig. 5 das Fliessbild einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.
Bei der Verfahrensvariante nach Fig. 1 werden die aus einem Silo 1 kommenden, gequollenen Maiskörner durch Grob- und Feinmühlen 2 (hier symbolisch für beide Mühlen) in die Rührbehälter 3 und 3' gefördert, in welchen die Hydrolyse nacheinander mit dem Enzym I aus dem Behälter 4 und anschliessend mit dem Enzym II aus dem Behälter 4' erfolgt.
Nach beendeter Hydrolyse wird die gesamte Lösung mittels einer Pumpe 5 auf ein Vibrationssieb 6 zur Abtrennung der Schalen gefördert. Über einen Separator 7 wird das Maisöl abgetrennt, ebenfalls die ausgefallenen Proteine von der zuckerhaltigen, dünnflüssigen Phase. In einem Ultrafilter 8 bekannter Bauart erfolgt die Abtrennung der hochmolekularen Eiweisse von der Dextrose und den niedermolekularen Dextrinen. Die Zirkulierung im Ultrafilter erfolgt mit einer Kreiselpumpe 9. Das Retenat wird einem Sprühtrockner 10 zugeführt und als 70-80%iges Protein in Emballagen 11 abgefüllt.
Die als Permeat zu bezeichnende Zuckerlösung wird in einer Säule 12 gebleicht und evtl. entsalzt. Die gebleichte Lösung wird in einem Eindampfer 13 konzentriert und in einem Reaktor 14 mit Isomerase zu Invertzucker isomerisiert.
Der Invertzucker wird in bekannter Weise durch eine Reinigungsvorrichtung 15 geleitet und als Invertzucker-Sirup oder Zucker 16 abgefüllt.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Variante des Verfahrens nach Fig. 1 zur Herstellung von Invertzucker aus Cerealien über Dextrose als Zwischenstufe.
Die aus dem Silo kommenden und in der Mühle 2 vorbehandelten Cerealien werden im Behälter 3 mit Amylase aus einem Behälter 4 behandelt. Vor Zugabe des Enzyms wird der Behälterinhalt über einen Homogenisator 17 eine bestimmte Zeit behandelt bis die gewünschte Teilchengrösse erreicht ist.
Aus der nun verflüssigten Stärke werden die Proteine über eine Trennvorrichtung 18 (Zentrifuge oder Filter) abgetrennt.
Die dünnflüssige Phase wird in einem Reaktor 19 mit Amyloglucosidase aus einem Behälter 20 zu Dextrose abgebaut.
Nach dem Abbau wird die Lösung über einen Ultrafilter 8 in ein Eiweisskonzentrat und reine Dextrose zerlegt. Das Eiweisskonzentrat wird über einen Sprühtrockner 10 getrocknet. Das Dextrose enthaltende Permeat wird in gleicher Weise wie gemäss Fig. 1 zu Invertzucker aufgearbeitet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante des Verfahrens nach den Fig. 1 und 2.
Die Trennung der in gleicher Weise gemäss Fig. 2 hergestellten ersten Enzymierungslösung wird über eine Zentrifuge 18 von Resten und Proteinen befreit und direkt auf das Ultrafilter 8 aufgegeben. Hier wird das lösliche Eiweiss aufkonzentriert und in einem Sprühtrockner 10 zu wasserlöslichem Eiweiss getrocknet. Das Permeat des Ultrafilters 8 gelangt in
einen zweiten Enzymreaktor 19 und wird dort mit Amyloglucosidase aus dem Behälter 20 behandelt. Die entstandene Glucoselösung wird in einer Säule 12 gebleicht und über lonenaustauscher 21 entsalzt. Die Aufarbeitung zu Invertzucker erfolgt in gleicher Weise wie gemäss Fig. 1 und 2.
Fig. 4 zeigt das Fliessbild zur Herstellung von Dextrose.
Die gemäss Fig. 2 hergestellte Lösung aus dem Enzymreaktor 3 wird über einen Separator 18 in einen Reste und flüssige Phase enthaltenden Teil getrennt. Diese Reste werden in einem Behälter 22 aufgefangen und in einem Rührbehälter 23 mit Alkali aus einem Behälter 24 bei pH 8-9 behandelt. Auf diese Weise werden Eiweisse aus den zerkleinerten Schalen gelöst. Die Suspension wird über einen weiteren Separator 27 in proteinfreie Reste, die in einem Behälter 25 gesammelt und getrocknet werden können, und in proteinhaltige Lösung zerlegt. Letztere wird zusammen mit der Lösung aus dem ersten Separator 18 in einem Behälter 26 neutralisiert und anschliessend im Reaktor 19 mit Amyloglucosidase aus Behälter 20 behandelt. Das Reaktionsprodukt wird wie gemäss Fig. 3 aufgearbeitet.
Fig. 5 zeigt eine weitere Aufarbeitungsmöglichkeit der enzymierten Lösungen.
Die aus dem Enzymreaktor 3 kommende Suspension wird in einem Filter 18 filtriert. Der Filtrationsrückstand wird mit Natronlauge behandelt und gemäss Fig. 4 aufgearbeitet. Das Filtrat geht in den Reaktor 19 zur zweiten Enzymbehandlung. Hier gehen 76% des gesamten Rohmais in Lösung, die nun die Zucker und die löslichen Proteine enthält. Die Neutralisation erfolgt zusammen mit der NaOH-behandelten Rückstandslösung auf pH 3,5 und wird anschliessend zur Eiweissgewinning in das Ultrafilter 8 eingeleitet. Die weitere Behandlung erfolgt wie bereits beschrieben.
Als Ausgangsmaterial für die Enzymbehandlung kann in vorteilhafter Weise von gereinigten Stärken abgesehen werden. Es fallen keine nennenswerten Mengen an Abwasser an.
Auch die Gewinnung von Nebenprodukten, die neben Futtermitteln auch als hochwertiges Eiweiss-Nahrungsmittel gelten, ist als weiterer Vorteil anzusehen.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. A process for the production of dextrose and dextrins from protein-containing starch raw materials, in which the starch raw materials are subjected to a two-stage, enzymatic hydrolysis, characterized in that accompanying substances are separated off between a first and second hydrolysis stage.
2. The method according to claim 1, characterized in that the cereals are wet-ground before the first hydrolysis.
3. The method according to claim 1, characterized in that post-grinding between the first and second hydrolysis.
4. The method according to claim 1, characterized in that the hydrolysis end product is desalinated via ion exchangers.
5. The method according to claim 1, characterized in that the dissolution of the proteins separated between the enzymatic degradation stages is treated with alkali.
6. The method according to claim 5, characterized in that the neutralized solution is combined with the solution from the second enzyme stage.
7. The method according to claim 1, characterized in that the first enzymatic degradation takes place with amylases.
8. The method according to claim 1, characterized in that the second enzymatic degradation takes place with amyloglucosidase.
9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that the protein separation takes place after the second enzymation stage.
The invention relates to a process for the production of dextrose and dextrins from protein-containing starch raw materials.
Vegetable products such as cereals, in particular maize, wheat, rye and oats, are predominantly used as the starting material for the starch.
It is known to carry out starch hydrolysis in a two-stage enzyme-enzyme process. As non-gelatinized starch is only slowly attacked by enzymes, the starch is pre-liquefied at elevated temperatures (60-120) and then with alpha-amylase (pH 6-7) and a second stage (40-70) with amyloglucosidase (pH 3, 5-4.5) required.
A disadvantage of the known processes is the need to largely wash out the proportion of water-soluble accompanying substances in the starch by swelling or washing out with water in order to obtain pure starch for the enzymatic hydrolysis and the production of a pure dextrose.
The object of the invention is to provide a process for the production of dextrose and dextrins from protein-containing starch raw materials, in which the starch raw materials are subjected to a two-stage, enzymatic hydrolysis without having to use pure starches as the starting material for the enzyme treatment.
According to the invention, the object is achieved in that accompanying substances are separated off between a first and a second hydrolysis stage.
For this purpose, one or more separators (filters, separators, cyclones, centrifuges) are installed after the first enzymatic breakdown. Here e.g. the solids are also removed in the case of corn degradation. The clarified syrup with part of the dissolved proteins then flows to the second stage and to ultrafiltration.
Especially in the first stage of the enzymatic breakdown, it is advantageous to work with special wet grinding, which allows the broken grains to be minced very finely and therefore accelerates and completes the breakdown.
The process is explained in more detail using examples with the aid of a drawing, in which:
1 shows the flow diagram of a first embodiment of the method for producing invert sugar,
2 shows the flow diagram of a variant of the embodiment of the method according to FIG. 1,
3 shows the flow diagram of a further variant of the embodiment of the method according to FIG. 1,
Fig. 4 shows the flow diagram of an embodiment of the method for producing dextrose, and
5 shows the flow diagram of a further embodiment of the method according to the invention.
1, the swollen maize kernels coming from a silo 1 are conveyed through coarse and fine mills 2 (here symbolically for both mills) into the stirred tanks 3 and 3 ', in which the hydrolysis with the enzyme I from the Container 4 and then with the enzyme II from the container 4 '.
After hydrolysis has ended, the entire solution is conveyed by means of a pump 5 onto a vibrating sieve 6 for separating the shells. The corn oil, and also the precipitated proteins, are separated from the sugar-containing, thin liquid phase via a separator 7. The high molecular weight proteins are separated from the dextrose and the low molecular weight dextrins in an ultrafilter 8 of a known type. The circulation in the ultrafilter takes place with a centrifugal pump 9. The retenate is fed to a spray dryer 10 and filled into packaging 11 as 70-80% protein.
The sugar solution to be referred to as permeate is bleached in a column 12 and possibly desalted. The bleached solution is concentrated in an evaporator 13 and isomerized to invert sugar in a reactor 14 with isomerase.
The invert sugar is passed in a known manner through a cleaning device 15 and filled as invert sugar syrup or sugar 16.
FIG. 2 shows a modified variant of the method according to FIG. 1 for the production of invert sugar from cereals via dextrose as an intermediate stage.
The cereals coming from the silo and pretreated in the mill 2 are treated in the container 3 with amylase from a container 4. Before the enzyme is added, the contents of the container are treated for a certain time via a homogenizer 17 until the desired particle size is reached.
The proteins are separated from the now liquefied starch via a separating device 18 (centrifuge or filter).
The thin liquid phase is broken down into dextrose in a reactor 19 with amyloglucosidase from a container 20.
After degradation, the solution is broken down into an protein concentrate and pure dextrose using an ultrafilter 8. The protein concentrate is dried over a spray dryer 10. The permeate containing dextrose is worked up to invert sugar in the same way as in FIG. 1.
3 shows a further variant of the method according to FIGS. 1 and 2.
The separation of the first enzyme solution prepared in the same way as shown in FIG. 2 is freed of residues and proteins via a centrifuge 18 and applied directly to the ultrafilter 8. Here, the soluble protein is concentrated and dried to water-soluble protein in a spray dryer 10. The permeate of the ultrafilter 8 enters
a second enzyme reactor 19 and is treated there with amyloglucosidase from the container 20. The resulting glucose solution is bleached in a column 12 and desalted via ion exchanger 21. Working up to invert sugar is carried out in the same way as in FIGS. 1 and 2.
Fig. 4 shows the flow diagram for the production of dextrose.
The solution prepared according to FIG. 2 from the enzyme reactor 3 is separated via a separator 18 into a part containing residues and liquid phase. These residues are collected in a container 22 and treated in a stirred container 23 with alkali from a container 24 at pH 8-9. In this way, proteins are released from the shredded shells. The suspension is broken down via a further separator 27 into protein-free residues, which can be collected in a container 25 and dried, and into a protein-containing solution. The latter is neutralized together with the solution from the first separator 18 in a container 26 and then treated in the reactor 19 with amyloglucosidase from container 20. The reaction product is worked up as shown in FIG. 3.
5 shows a further possibility of working up the enzymed solutions.
The suspension coming from the enzyme reactor 3 is filtered in a filter 18. The filtration residue is treated with sodium hydroxide solution and worked up according to FIG. 4. The filtrate goes into the reactor 19 for the second enzyme treatment. Here 76% of the total raw corn goes into solution, which now contains the sugar and the soluble proteins. The neutralization takes place together with the NaOH-treated residue solution to pH 3.5 and is then introduced into the ultrafilter 8 for protein recovery. The further treatment is carried out as already described.
Purified starches can advantageously be dispensed with as the starting material for the enzyme treatment. There are no significant amounts of waste water.
The extraction of by-products, which are also considered high-quality protein foods in addition to animal feed, is another advantage.