CZ20013237A3

CZ20013237A3 - Způsob úpravy a zpracování semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny

Info

Publication number: CZ20013237A3
Application number: CZ20013237A
Authority: CZ
Inventors: Thomas Luck; Axel Borcherding; Wolfgang Holley; Andreas Wäsche; Hisham Kamal; Klaus Müller
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft Zur Förderung Der Angewand
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2002-02-13
Also published as: HUP0201348A3; ATE385702T1; DE50014965D1; PL349893A1; AU4394600A; CA2364040A1; HRP20010683A2; EP1158871A1; US7074449B1; IL145257A0; SK13072001A3; EP1158871B1; AU780929B2; HUP0201348A2; WO2000054608A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny; produkty ze semen vlčího bobu se extrahují pomocí cílené frakcionace, kdy se rozmělněná semena vlčího bobu zbaví oleje přidáním rozpouštědla a zbytek se zbaví složek, které jsou rozpustné v kyselé oblastí, což jsou s výhodou alkaloidy, přidáním kyselin.

Dosavadní stav techniky

Proteiny nebo proteinové prostředky jsou žádané jako suroviny pro potravinářský průmysl a průmysl zabývající se zpracováváním suchého krmivá a jsou také používané při četných aplikacích v chemickém průmyslu, například při výrobě adheziv, emulzí pro fotografické vrstvy nebo v kosmetice, abychom uvedli aspoň některé z nich.

Proteiny patří mezi základní komponenty u živočichů a rostlin, a mezi obnovitelné přírodní suroviny, které jsou vhodné například k extrakci z mléka, sóji a pšenice v průmyslovém měřítku. Semena vlčího bobu, jež jsou podobná sóji v souvislosti s jejím složením z hlediska množství proteinu, dále také z hlediska surové vláknité frakce a koncentrace oleje, jsou obzvláště důležitá. Pěstování vlčího

bobu a zpracovávání semen vlčího bobu k extrakci žádaných proteinových produktů si proto zaslouží zvláštní zájem, protože vlčí bob je možné pěstovat i v oblastech, které nejsou vhodné pro pěstování sóje, jako je například západní Evropa nebo Austrálie.

Vzhledem k tomu, že tyto rostliny v sobě vážou hořké látky, zvané alkaloidy, je přímé používání produktů vlčího bobu omezené, zejména pokud se týká potravinářského průmyslu, a v případě tak zvaných hořkých vlčích bobů, jež jsou výhodné z hlediska pěstování, je to často dokonce zcela vyloučeno. Když se zpracovávají semena vlčího bobu, je proto nezbytné pro získání produktů, které jsou určeny k použití ve výživě, tyto alkaloidy odstranit. Takto extrahované alkaloidy je pak možné selektivně využít jako aktivní látky v zemědělství a ve farmaceutickém průmyslu - tak by bylo umožněno kompletní využití vlčího bobu nebo případně hořkého vlčího bobu, což je nesmírně významné také z ekonomického hlediska.

Německý patent DE 537 265, vydaný v roce 1931, uvádí například způsob využití vlčího bobu s odstraňováním hořkých podílů pomocí stupňové extrakce vodnými roztoky. Odstraňování hořkých podílů se provádí tak, že se vlčí bob v podobě malých kousků, které jsou ve vlhkém stavu, podrobí stupňovité extrakci s přidáním kyseliny a poté pokračuje následné rozpuštění solí, vzniklých v prostředí kyselé lázně.

Kromě toho pak dokument WO 83/00419 uvádí způsob extrakce a extrakční zařízení pro extrahování hořkých ingrediencí ze semen hořkého vlčího bobu, a to vypíráním hořkého vlčího bobu chladným roztokem, kdy je vlčí bob přítomen ve velmi jemně rozmělněném stavu, a je extrahován extrakčními roztoky vlčího bobu o různých koncentracích, a sice na principu protiproudu, přičemž je jako rozpouštědlo použita voda.

Jeden ze zlepšených způsobů odstraňování hořkých látek ze semen hořkého vlčího bobuje uveden v dokumentu WO 97/12524, kde je použito počáteční tepelné úpravy rostlinných semen. Semena vlčího bobu, která jsou nejdříve rozmělněna na částečky, podobné hrubému písku a mají velikost průměru 200 až 600 pm, jsou podrobena úpravě tak, aby bylo dosaženo selektivní deaktivace enzymů, přítomných v těchto rostlinných semenech. Tepelná úprava se provádí přímým způsobem pomocí blanšírovacího způsobu, tj. přímým zavedením horké páry do rozmělněných semen. Po tomto blanšírovacím kroku se rostlinná semena podrobí dvoustupňovému způsobu, jehož cílem je odstranění hořkých podílů. V prvním stupni dochází k extrakci alkaloidů jakož i jiných nepoživatelných složek. Na konci tohoto stupně se tato rostlinná semena mísí s čerstvou pitnou vodou jako rozpouštědlem v kyselém prostředí v protíproudé extrakční operaci. Způsob míchání se může s výhodu provádět

L

v několika stupních, dokud je extrakt obohacován o nepoživatelné složky a je získáván extrahovatelný rafínační produkt, který je bohatý na proteiny a na látky, tvořící vláknitou část potravy, tedy nestravitelné látky. Takto získaný rafínační produkt z prvního stupně extrakce pak postupuje spolu s vodou jako rozpouštědlem v zásaditém prostředí do druhého stupně. Výsledně je z druhého extrakčního stupně potom získán rafínační produkt, který je obohacený o nestravitelné látky, jakož i proteinové mléko obohacené proteiny.

Všechny výše uvedené způsoby odstraňování hořkých podílů jsou na bázi obecného způsobu, specificky způsobu extrakce, na jedné straně ovšem, jsou proteiny v nejčistší možné formě, a na druhé straně, se získávají nestravitelné látky, což je důležité z hlediska potravinářského průmyslu nebo průmyslových odvětví zaměřených na zpracování krmivá, kdy jsou odstraňovány hořké látky tak úplně, jak je to možné.

Výše uvedené způsoby v sobě nicméně obsahují též některé nevýhody: První spočívá vtom, že semena rostlin a semena vlčího bobu zvláště, obsahují oleje v množství 10 až 15 %, včetně lipofílních, druhý se týká ingrediencí jako jsou karotenoidy, lecitiny nebo lipofílní alkaloidy, a to kromě čistého oleje jako je triglycerin.

Je dále znám ještě jiný způsob, a to podle dokumentu WO97/12524, kde je navrhována deaktivace enzymů, přítomných v semenech rostlin, jež předchází odstraňování hořkých látek; a to tím způsobem, že k enzymatické oxidaci existujících nenasycených kyselin dochází během skladování produktů, získaných tímto způsobem, kdy by se mohlo stát, že by byly zatuchlé, což je velice nevýhodné a nežádoucí například pro potravinářské odvětví; deaktivace se provádí blanšírovacím způsobem. To znamená, že se na semena rostlin působí horkou párou, čímž se deaktivují enzymy, což je tedy jedna stránka, ovšem na druhé straně dochází k nevyhnutelnému poškození skladovaných proteinů, jakož i ke ztrátě jejich přírodní formy a vlastností.

Konečně pak formování rozmělněných semen vlčího bobu přispívá také k odstraňování hořkých podílů. Forma částeček vzhledu hrubého písku, navrhovaná v dokumentu WO 97/12524, je ale nevýhodná či neúčelná, pokud zabírá porovnatelně velký objem ve srovnání s individuálními složkami, které mají být odstraněny po extrakci, což znamená že jak prostor mezi vnitřním objemem a vnějškem u každé částice vzhledu hrubého písku stoupá, složky jsou extrahovány méně snadno od fragmentů semen vlčího bobu, tvarovaných jako částice hrubého písku, z nichž mají být odstraněny hořké látky. Na druhé straně se v dokumentu WO97/12524 navrhuje rozmělňování semen vlčího bobu k odstranění hořkých látek, že se získává extrémně • · jemný produkt - moučka - o velikosti zrn 1 gm až 50 gm; toto jemné rozmělňování semen vlčího bobu do formy moučky však nicméně přináší také problémy z hlediska inženýrského zpracovávání při separaci kapalné fáze od pevné fáze - třeba hladké, vyrovnané individuální extrakční dráhy uvnitř „zrnka prachu“ zůstávají velmi malé. To pak vyžaduje komplex filtračních kroků, což je poměrně drahé z hlediska inženýrského zpracování; při aplikování na průmyslové měřítko to znamená značné náklady a časovou náročnost.

Jiný známý způsob odstraňování hořkých látek je dále popsán v německé patentové přihlášce DE-OS 29 08 320, kde jsou semena vlčího bobu rozmělněna a zbavena oleje. Zbytek, který obsahuje protein, a který je získán při tomto způsobu, je následně podroben zahřátí a extrakci za přidání kyseliny. Tento známý způsob má nicméně také výše popsané nevýhody, jako je zavádění vody pro deaktivaci enzymů nebo je třeba též uvést nepřiměřené rozmělnění semen vlčího bobu.

Také je možné, kromě výše uvedených semen vlčího bobu, použití jakýchkoliv jiných semen, která obsahují proteiny nebo škrob, jako jsou například semena brukve řepky, lněná semena nebo semena luskovitých rostlin, zejména pak lze uvést sóju, podzemnici olejnou, hrášek, a bob koňský.

Podstata vynálezu

Tento vynález je založen na problému navrhnutí způsobu úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny, pro výrobu produktů ze semen vlčího bobu cestou cílené frakcionace, a to takovým způsobem, že produkty - proteiny ve velice čisté formě jakož i nestravitelné látky - mohou být zbaveny hořkých podílů tak úplně, jak je to možné, přičemž jednotlivé kroky tohoto způsobu jsou prováděny v takové posloupnosti, která zohledňuje i nejmenší možné technologické výdaje. Na jedné straně je nutné věnovat zvláštní pozornost platnosti aspektu, že uvedené proteiny by si měly po úpravě uchovávat svou nezměněnou přírodní formu, přičemž enzymy, přítomné v semenech vlčího bobu by byly deaktivovány a lipofilní alkaloidy by byly extrahovány tak úplně, jak je to možné a to co nejšetmějším způsobem. Tento způsob se týká zlepšení stupně odstranění hořkých podílů ze semen vlčího bobu, jehož je dosaženo ve velmi vysoké míře a to v podstatě

L· • · ·· · · ♦ · « φ « ·· Φ · 0··

Φ Φ · 0 · · 00 • 00 0 · ΦΦΦ

ΦΦΦΦ ·· ΦΦΦ φφφ ΦΦ ΦΦΦ nejjednoduššími možnými kroky při tomto způsobu, který je přitom sladěn s ostatními kroky navzájem a též jsou případně sníženy náklady z inženýrského hlediska a to v podstatě se stejnými výsledky, pokud se týká odstranění hořkých podílů.

Podle tohoto vynálezu se provádějí následující kroky daného způsobu úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny, přičemž jsou extrahovány produkty ze semen vlčího bobu, jež mohou být jak bohaté na hořké podíly - tak zvané hořké vlčí boby - tak i chudé na hořké podíly, a to způsobem cílené ířakcionace:

Nejdříve ze všeho se semena vlčího bobu vyloupou a slupky se oddělí. Potom se hmota jádra semen rozmělní nebo případně rozdrtí a tvaruje, přičemž se získají diskovité vločky, například protlačováním skrze vločkovací válec. Tento vločkovací válec je ochlazovaný tak, aby se rozmělňování stalo více účinné a jemnější pro rozmělňovaná semena. Ochlazování je zejména zaměřeno na ochranu semen před přehříváním během rozmělňování. Chladicí efekt může být zajišťován například s použitím běžné užitkové vody, čímž se teplota rozmělňovaných semen udržuje v teplotním rozmezí, které je ještě pod teplotou denaturace proteinů vlčího bobu. Vhodné hodnoty teplot jsou 8 °C až 35 °C. Teplo je nepřímo dodáváno do vloček, s tím, že je do velké míry vylučována voda. Tento nepřímý ohřev se provádí v horké pánvi, kotli, do níž přicházejí rozmělněné vločky. Vzhledem k mírnému nepřímému dodávání tepla jsou enzymy, obsažené v semenech vlčího bobu, deaktivovány, přičemž však proteiny, které setrvávají z velké míry ve svém původním stavu a udržují si svoje funkční vlastnosti, zůstávají takto v nezměněné formě, neboť nepřicházejí do přímého kontaktu s vodou, čímž by mohly být poškozeny přirozené vlastnosti těchto proteinů.

Potom jsou vločky selektivně zbaveny oleje, a to pomocí způsobu odstraňování oleje, při němž se použije rozpouštědlo, s výhodou hexan, jehož použití dovoluje extrahovat lipidy, obsažené v uvedených diskovitých vločkách. Je rovněž možné místo hexanu alternativně použít ethanol, technický hexan, pentan, heptan nebo nadkritický CO₂. Kromě toho lze tento způsob odstraňování oleje za použití výše uvedeného rozpouštědla kombinovat s mechanickým oddělováním oleje ve formě lisovacího nebo odolejovacího kroku za použití směsí ethanol/voda a za aplikace odstřeďovacích způsobů.

Pokud se týká extrahovaných lipidů, pak zvláště všechny lipofílní alkaloidy, obsažené v semenech vlčího bobu, které mají být izolovány v kroku odstraňování oleje, aby byly přítomny jako hořké podíly v diskovitých vločkách navlhčených hexanem, pouze lipofílní alkaloidy, které musí být potom podrobeny extrakci

4 4 4 · 4 ♦ · · • •4 4 4 4 4 · ♦ · 4 • 444 · · · ·· ♦ · · · · · · · ·4 • 44 · ·»44 • 444 4 4 444 *44 · ·· 4 4 v následném způsobu odstraňování hořkých podílů. Tyto vločky zbavené oleje a rozpouštědla pomocí výše popsaného způsobu, představují s výhodou množství oleje menší než 2 % hmotnostní, výhodněji potom méně než 1 % hmotnostní, vztaženo na suchou pevnou látku jako základ. Rozpouštědlo se s výhodou odstraňuje bez vody v předem předehřátém rozpouštědle jako hexan. V principu je ovšem nicméně možné aplikovat jakýkoliv případný jiný způsob odstraňování rozpouštědla. Výhodný je pro extrahování z hexanem navlhčené mouky je benzen, a to za pomocí šetrného způsobu, například za použití nadkritického hexanu.

Pro odstraňování hořkých podílů jsou diskovité vločky, ze kterých se odstraňuje benzen, a v nichž se redukuje hladina lipidů, podrobovány zpracování způsobem vodné frakcionace. Je také možné míchat frakci ze slupek s uvedenými vločkami s redukovanou hladinou lipidů, přičemž se snižuje zrnitost o méně než 5 mm z předcházejícího kroku. Způsob odstraňování hořkých podílů v podstatě sestává ze dvou kroků:

Nejprve se vločky zbavené oleje - je také možné spolu s frakcí ze slupek přivádějí do vodného kyselého prostředí, v němž se rozpustí všechny ty složky, které jsou obsaženy ve vločkách a které jsou rozpustné v kyselé oblasti. Tím se získá vodný kyselý extrakt, obsahující zejména alkaloidy, také i rafinovaný produkt zbavený hořkých podílů, nerozpustný v této kyselé oblasti, a který je v podstatě tvořen vločkovitou substancí.

Takto extrahované vločky - které se také označují jako moučka - mohou být dále podrobeny následné extrakci, zaměřené na získání izolovaných proteinových produktů nebo proteinových koncentrátů. Následující extrakce v sobě zahrnuje vodné systémy, jež mohou být také rozděleny do několika následných stupňů. Pevnou fázi lze izolovat pomocí dekantace, čímž se získá proteinový extrakt i produkty nebo části zbavené proteinů; je možné kontrolovat úroveň proteinů zůstávajících ve zbytkové vločkovité substanci podle podmínek použitého způsobu, jako je hodnota pH, doba extrakce, jakož i teplota.

Dále je kromě toho také možné získat produkt z vodného kyselého extraktu, který může být získán izolací jemných částeček za pomoci separátoru. Prvním krokem tohoto způsobu je použití několikastupňového způsobu z několika druhů kaskád, včetně značného množství kroků obsahujících postoupné vodné kyselé stupně, kde dochází k izolování při postupném průchodu od prvního stupně až k poslednímu. V jednom ze stupňů, který slouží k upravování poměru mezi rafinovanými produkty v kyselé oblasti a vodným extraktem tak, aby byl tento poměr menší než 10 : 1, se přidává jedna část vodného extraktu do bezprostředně navazujícího stupně. Je také možné nastavit hodnotu poměru mezi rafinovanými

Φ· ·· ♦ · ·· • * φ ·· Φ Φ · • Φ ·· Φ · Φ · • ΦΦΦ · · · · Φ • · · · Φ Φ Φ

ΦΦΦΦ ΦΦ ΦΦΦ ΦΦΦ ΦΦ Φ produkty nerozpustnými v kyselé oblasti a vodným extraktem tak, aby byl větší než 10:1, kdy se použije vnější převod jedné části vodného extraktu.

Produkt, který lze získat v tomto kroku, má obsah suchých pevných látek sušiny - alespoň 12 % hmotnostních, s výhodou pak více než 16 % hmotnostních, množství proteinu v sušině je vyšší než 70 % hmotnostních, s výhodou vyšší než 85 % hmotnostních, procentuální množství alkaloidů je nižší než .0,5 % hmotnostních, s výhodou nižší než 0,1 % hmotnostní v sušině. Navíc pak produkt obsahuje nestravitelné látky, které jsou fřakcionovány podle velikosti částic na 2, s výhodou 3 frakce po fázi sušení anebo v průběhu fáze sušení.

Když se rafinovaný produkt, který je nerozpustný v kyselé oblasti a který je získán v prvním stupni uvedeného způsobu, zavede do vodného zásaditého prostředí, v němž se rozpustí všechny složky, které jsou rozpustné v zásaditém prostředí, tj. v oblastech, kdy je hodnota pH vyšší než 7,5, získá se jako výsledný produkt bezprostředně na výstupu z druhého stupně rafinovaný produkt se sníženou úrovní alkaloidů, přičemž tento rafinovaný produkt nejen že .neobsahuje lipofilní alkaloidy, ale také alkaloidy rozpustné v kyselé oblasti.

Tento rafinovaný produkt se sníženým množstvím alkaloidů, který se také označuje jako proteinová sýřenina, event proteinový tvaroh, se s výhodou suší a prezentuje proteinový index disperzíbility 60 až 90 % a absorpční kapacitu vody, která je menší než 2 g/g a to při úrovni hodnoty pH 7 a při teplotě 20 °C až 30 °C po sušení.

Kromě toho pak může být tato proteinová sýřenina připravována hydrotermální úpravou, kdy dochází ke vzniku produktu, který váže vodu, za použití teploty, jejíž hodnota je vyšší než 65 °C, s výhodou 85 °C, a to při sušení uvedené proteinové sýřeniny a s procentuálně vyjádřeným obsahem vody na začátku sušícího stupně menším než 85 % hmotnostních, s výhodou menším než 75 % hmotnostních, přičemž absorpční kapacita vody je u získaného produktu, který váže vodu, vyšší než 4,0 g/g, a s výhodou vyšší než 5 g/g.

Výše popsaný způsob je vhodný pro aplikaci nejen pří upravování semen vlčího bobu, ale také pro zpracovávání jiných semen, která obsahují proteiny a olej nebo škrob, jako jsou například semena brukve řepky, lněná semena nebo semena luskovitých rostlin, zejména pak lze uvést sóju, podzemnici olejnou, hrášek, a bob koňský.

Příklady provedení vynálezu

Předložený vynález bude nyní dále popsán za pomoci následujících provedení, aniž by se tím jakkoliv omezovala platnost uvedeného základního principu vynálezu, s odkazem na zde uvedené obrázky:

Stručný popis obrázků

Obrázek 1, 2 - na těchto obrázcích je uvedeno schéma způsobu odstraňování oleje a odstraňování hořkých látek ze semen vlčího bobu, která obsahují alkaloidy

Stručný popis provedení

Obrázek 1 ilustruje blokové schéma prvních třech kroků způsobu. V prvním kroku 100 jsou semena vlčího bobu preparována, ve druhém kroku 200 dochází k odstraňování oleje a ve třetím kroku 300 se provádí odstraňování hořkých látek.

Výchozí materiál pro tento způsob jsou semena vlčího bobu, která se rozmělňují a zbavují slupek (loupají se) v preparačním stupni. Tato semena vlčího bobu izolovaná tímto způsobem se potom vyvločkují (flokuiují), s výhodou v průběhu operace válcování, což znamená, že se semena vlčího bobu lisují do tvaru semenných fragmentů, majících typickou tloušťku destiček 300 pm až 400 pm. Vločkovací válec, použitý krok válcování, je ochlazovaný, což ani v nejmenším nepříznivě neovlivňuje dosažení zlepšené účinnosti rozmělňování.

Po rozmělnění se vločky dají do horké pánve, kde jsou podrobeny nepřímé tepelné úpravě. Za působení přiváděného tepla dochází k deaktivaci; u semen tak z hlediska přítomnosti enzymů zůstávají přirozené vlastnosti proteinů zachovány v největší možné míře, takže takto lze zamezit pozdější enzymatické oxidaci tuků, v jejímž důsledku by došlo ke žluknutí, tedy z hlediska vůně k zatuchnutí. Vyvločkovaná semena vlčího bobu, která jsou • Φ ·· · · φφ φ • · φ 9 9 9 9 9 9 99

9 99 9 Φ ΦΦ Φ

ΦΦΦΦ Φ ΦΦΦΦ Φ

ΦΦΦ Φ Φ ΦΦΦ

ΦΦΦΦ ·Φ 999 999 99 999 nadto enzymaticky deaktivována, jsou nyní dále pokračují do následného kroku, jímž je zbavování oleje - odolejování v kroku 200, kde jsou vločky podrobeny působení hexanu jako rozpouštědla tak, aby lipofílní substance jako triglyceríny a surové lecitiny jakož i lipofílní alkaloidy mohly být extrahovány. Typicky se to provádí v rotačním extraktoru pásového typu. Kapalná fáze se podrobuje destilaci; v tomto kroku se použité rozpouštědlo, hexan, nejprve regeneruje a tím se umožňuje jeho opětné použití, a potom se dále také extrahovaný surový olej R může puntíkovat v dalším rafínačním způsobu, který není na obrázku 1 znázorněn. Surové lecitiny mohou být dále rafinovány za použití acetonu.

Hexanem zvlhčené vločky zbavené oleje, přítomné ve výše uvedeném odolejovacím stupni po extrakci v kroku 200 jsou izolovány od rozpouštědla tak šetrným způsobem, jak je to možné, a takto jsou tedy zbaveny rozpouštědla. V tomto krokuje zvláště důležité, aby rozpustnost proteinů byla udržována co nejvíce selektivní pokud se týká proveditelnosti z technologického hlediska. Na konci tohoto stupně jsou hexanem navlhčené vločky zbaveny rozpouštědla, a to například aplikováním předehřátého rozpouštědla, za podmínek nízkého stavu vody.

Takto upravená semena vlčího bobu, zbavená oleje a ve tvaru vloček z předběžného stupně zpracování jsou tedy zbavovány alkaloidů přítomných v semenech vlčího bobu ve stupni 300, kde dochází k odstraňování hořkých látek. Semena vlčího bobu jsou pro odstraňování hořkých látek umístěna do několikastupňového způsobu, známého jako způsob per se, kde jsou alkaloidy extrahovány kontinuálně, kvazikontinuálně nebo vsádkovým způsobem, jak je znázorněno na obrázku 1.

Na počátku jsou semena vlčího bobu, zbavená oleje a ve tvaru vloček přiváděna do kyselého prostředí, kde se rozpustí všechny složky - a zejména alkaloidy - které jsou rozpustné v kyselém prostředí. Vločky zpracované tímto způsobem jsou potom přiváděny do stupně pro proteinovou extrakcí 400 podle obrázku 2, kde jsou vločky vystavovány, například opakovaně, působení alkalického prostředí, s frakcionací, která je umístěna mezi rafinovaným produktem a proteinovými extrakty. V kyselém prostředí mohou být proteiny poté vysráženy z proteinového extraktu. Proteinová sýřenina, která je získávána při srážení proteinu, jejíž hodnota pH koresponduje s kyselým prostředím pro odstraňování hořkých látek ze semen vlčího bobu ve stupni 300, může být opětně recyklována v uzavřeném cyklu do stupně odstraňování hořkých látek 300.

99 99 99 9

999 99 99 9999

9999 9 9 99 9

9 9 9 9 9 9 9

9999 99 999 999 99 999

Zbytek představující redukované množství proteinu se potom přivádí do proudu složek pro zpracovávání složek tvořících vláknitou část potravy, tedy nestravitelné látky, a to pro získávám rafinovaného produktu - to je v oblasti zpracovávání těchto nestravitelných látek ve stupni 600. Zde jsou tyto vločky neutralizovány přidáním přiměřeného množství kyseliny a potom jsou sušeny. Na druhé straně je ovšem možné proteinový extrakt získaný při srážení, získávat přímo jako proteinový produkt, a to pokud se neutralizace provádí za přidání zásadité látky a za následného sušení. Alternativně mohou být funkční vlastnosti části proteinového extraktu modifikovány ve stupni 500, a to pomocí vhodného působení tepla nebo selektivní aplikace vysokofrekvenčních polí. Tímto způsobem je potom možné, po sušení, získávat rafinovaný proteinový produkt.

Také ovšem nejen že je možné získávat rafinované produkty, které korespondují pokud se týká složek tvořících vláknitou část potravy, tedy nestravitelných látek, ale také je možné dosáhnout získání extraktů hořkých látek a to selektivně ze stupně způsobu odstraňování hořkých látek. K tomu může docházet například tehdy, pokud se zpracování dotýká extraktu obsahujícího hořké látky v operačním kroku 700 s extraktem hořkých látek. Na konci tohoto kroku jsou hořké extrakty selektivně odstraňovány z kroku 300, kde se po zpracovávám v odpovídajících vhodných krocích jako je izolace jemných látek, neutralizace a odpařování do sucha, získává na konci finální produkt.

Je rovněž také možné přimísit slupky, oddělené ve stupni 100, k extraktu, kteiý obsahuje hořké látky. Tento extrakt ovšem pak obsahující též slupky může být rovněž produkován a poté též podroben sušení.

Základním aspektem zde popsaného vynálezeckého způsobu úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny, spočívá v aspektu, že lipofilní alkaloidy, které jsou velmi obtížné pokud se týká extrakce ve vyvíjeném provedení způsobu, jsou extrahovány již ve stupni způsobu odstraňování oleje. Tímto způsobem je pak možné ve velice podstatné míře - lze říci kompletně - předem zamezit existenci alkaloidů v produktech, které se získávají na konci způsobu. Podle tohoto vynálezu rozmělňování semen vlčího bobu za vzniku vloček přímo přispívá k možnosti, aby nejprve byly kompletně odstraněny hořké látky obsažené v semenech vlčího bobu a za druhé, aby kapalná a pevná fáze mohla být snadno izolována za pomoci jednoduchého technologického způsobu. Kromě toho též funkce alkaloidů ve vodných systémech je podstatně zlepšená, a to odstraněním ♦ 0 ·· 9 9 ♦· • 9 · · · 9 0 · · 9 • 9 · 0 0 · · ♦ ··· 9· 990 000 09 · lipofílních složek semen. Tím je poskytnuto velmi pozitivní ovlivňování zejména pokud se týká nezbytných délek doby zdržení v různých extrakčních stupních.

Seznam odkazovaných číselných označení v obrázcích

100 - předběžné zpracování semen, vločkování (flokulace), deaktivace

200 - stupeň odstraňování oleje

300 - stupeň odstraňování hořkých látek

400 - produkce proteinu

500 - rafínační stupeň proteinu

600 - zpracování rafinovaného produktu

700 - zpracování hořkých látek

Průmyslová využitelnost

Proteiny nebo proteinové prostředky jsou žádané suroviny pro potravinářský průmysl a průmysl zabývající se zpracováváním suchého krmivá; též jsou používané při četných aplikacích v chemickém průmyslu, například při výrobě adheziv, emulzí pro fotografické vrstvy nebo v kosmetice.

Claims

1. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny; produkty ze semen vláho bobu se extrahují pomocí cílené frakcionace, kdy se rozmělněná semena vlčího bobu zbaví oleje přidáním rozpouštědla a zbytek se zbaví složek, které jsou rozpustné v kyselé oblastí, s výhodou alkaloidů, a to přidáním kyselin vyznačující se t í m, že semena vlčího bobu jsou rozmělněna a/nebo tvarována tak, že mají tvar diskovitých vloček, přičemž předem rozmělněná semena, jež jsou zbavena slupek nebo obsahují semena se slupkami, se nejprve rozdrtí za použití ochlazovaného vločkovacího válce; semena se zahřívají za dodávání nepřímého ohřevu, převážně s vyloučením vody a poté, co jsou zbavena oleje, se z vloček odstraní složky, které jsou rozpustné v kyselé oblasti, s výhodou alkaloidy, za pomoci vodné extrakce, za získání rafinovaného produktu o snížené hladině alkaloidů a vodného extraktu.

2. Způsob úpravy a'zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 1, vyznačující se tím, že se předběžné rozmělňování semen, jež jsou zbavena slupek nebo obsahují semena se slupkami^ provádí za použití vločkovacího válce, přičemž je tento vločkovací válec ochlazován.

3. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že uvedená semena víčího bobu jsou tříděna podle tvaru a velikosti před rozmělňováním a/nebo tvarováním a jsou následně zbavována slupek *·«· · 9 ·· · • · « «· · · ♦ · · · • · · t· • · 9 · ·· • · · ·9 •·· » 9 · 9 9···

4. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že se odstraňování slupek provádí v souladu stak zvaným nízkoteplotním způsobem, přičemž jsou semena vlčího bobu půlena a oddělována od slupek

5. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že uvedený vločkovacího válec je ochlazován na teplotu nižší než je teplota denaturace proteinů semen vlčího bobu, s výhodou nižší než 35 °C.

6. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uvedené diskovité destičky mají tloušťku menší než 1 mm, s výhodou v rozmezí 200 pm až 400 pm.

7. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se t í m, že je nepřímý ohřev prováděn za pomoci vyhřívané pánve.

8. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se t í m, že nepřímo dodávané teplo deaktivuje enzymy obsažené v semenech, s tím, že proteiny si udržují své přirozené vlastnosti v největší možné míře.

9. Způsob úpravy a zpracovávám semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že je v kroku odstraňování oleje použit jako rozpouštědlo ethanol.

···* · · · · • · « · · · · · · ·

10. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se t í m, že je v kroku odstraňování oleje z diskovitých vloček použit jako rozpouštědlo technický hexan, pentan, hexan, heptan nebo superkrítický CO₂.

11. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 9 nebo 10, v y z n a č u j í c í se tím, zeje krok odstraňování oleje kombinován s mechanickým způsobem oddělování oleje s lisováním nebo se způsobem odstraňování oleje za pomoci směsí ethanolu a vody, s aplikováním odstřeďovacích způsobů.

12. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že z diskovitých vloček zbavených oleje je odstraňováno rozpouštědlo.

13. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 13, vyznačující se t í m, že je způsob odstraňování rozpouštědla prováděn za podmínek, kdy je voda přítomna ve velmi malém množství nebo není vůbec přítomna.

14. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároků 12 nebo 13, vyznačující se t í m, že je krok odstraňování rozpouštědla prováděn s předhřátým rozpouštědlem, jímž je s výhodou hexan nebo technický hexan.

15. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, • · že je nepřímý ohřev dodáván uvedeným vločkám po odstranění oleje, přičemž se provádí za pomoci vyhřívané pánve.

16. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 12ažl5, vyznačující se tím, že procento oleje ve vločkách zbavených oleje a rozpouštědla, vztažené na procento sušiny, nižší než 2 %, s výhodou nižší než 1 %.

17. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že vločky zbavené oleje a rozpouštědla jsou přiváděny do způsobu odstraňování hořkých látek, který tvoří následující dva kroky.

- v prvním kroku jsou vločky dodávány do vodného kyselého prostředí pro izolování složek, které jsou rozpustné v kyselém prostředí, aby se tak získal vodný kyselý extrakt, jakož i rafinovaný produkt nerozpustný v kyselé oblasti,

- ve druhém kroku je rafínační produkt, nerozpustný v kyselé oblasti, dodávaný do vodného zásaditého prostředí za získání vodných extraktů, jakož i rafinovaných produktů, které jsou nerozpustné v kyselé oblasti.

18. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že k vločkám zbavených oleje a rozpouštědla jsou přidány slupky, a potom jsou spolu s vločkami přiváděny do způsobu odstraňování hořkých látek, který tvoří následující dva kroky:

- v prvním kroku jsou vločky se slupkami dodávány do vodného kyselého prostředí pro izolování složek, které jsou rozpustné v kyselém prostředí, aby se tak získal vodný kyselý extrakt, jakož i rafinovaný produkt nerozpustný v kyselé oblasti, • φ · · · 9 Φ Φ • · « · · ·· · · φ

ΦΦΦ· · · · Φ

ΦΦΦ · · ΦΦΦ

ΦΦΦΦ ΦΦ ··· ΦΦΦ ΦΦ 0··

- ve druhém kroku je rafínační produkt, nerozpustný v kyselé oblasti, dodávaný do vodného zásaditého prostředí za získám vodných extraktů, jakož i rafinovaných produktů, které jsou nerozpustné v kyselé oblasti.

19. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 18, vyznačující se t í m, že se před přidáním k uvedeným vločkám slupky drtí, s výhodou na částečky, jejichž velikost je menší než 5 mm.

20. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 17 až 19, vyznačující se tím, že teplota vodného kyselého prostředí v prvním krokuje nižší než je teplota místnosti.

21. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 17až20, vyznačující se tím, že se izolace vodného extraktu z rafinovaného produktu, nerozpustného v kyselé oblasti, provádí odstřeďovacími způsoby pomocí dekantačního zařízení a tím, že je toto dekantační zařízení ochlazováno a promýváno vodou nebo extraktem v zóně pevného akumulátoru.

22. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 17 nebo 18, vyznačující se t í m, že ve druhém kroku uvedeného způsobu je teplota při extrakci za použití vodného zásaditého prostředí vyšší než teplota místnosti a s výhodou jsou tato rozmezí 35 °C až 45 °C.

23. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 17 až 22, vyznačující se tím, že se k uvedenému prvnímu kroku způsobu dochází v několikastupňovém zařízení s vodným kyselým prostředím, přičemž vněm dochází k upravování poměru mezi rafinovanými produkty v kyselé oblasti a vodným extraktem tak, aby byl tento poměr menší než 10 : 1, přičemž se přidává jedna část vodného extraktu do bezprostředně navazujícího stupně.

24. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 25, vyznačující se t í m, že se upravování poměru mezí rafinovanými produkty v kyselé oblasti a vodným extraktem tak, aby byl tento poměr menší než 10 : 1, provádí pomocí vnějšího převodu jedné části vodného extraktu v rozsahu bezprostředně navazujícího stupně.

25. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 17 až 24, vyznačující se tím, že se získává produkt z vodného kyselého extraktu izolací jemných složek pomocí takového separačního zařízení, aby takto získaný produkt obsahoval sušinu v množství alespoň 10 % hmotnostních, s výhodou vyšším než 16 % hmotnostních, přičemž koncentrace proteinu v této sušině je vyšší než 70 % hmotnostních, s výhodou vyšší než 85 % hmotnostních, a alkaloidy v množství nižším než 0,5 % hmotnostních, s výhodou 0,1 % hmotnostní v sušině.

26. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 26, vyznačující se t í m, že se uvedená izolace jemných složek pomocí separačního zařízení provádí v rozsahu prvního stupně způsobu, kteiý v sobě zahrnuje několik stupňů a kde se izolace jemných složek provádí po prvním kroku nebo připojeném kroku.

27. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 17ažl9, vyznačující se tím, • > · ·φ φφ φφφφ φ φφφ φ · φφφ φφ·· φ φφφφ φ φ·φ φ · φφφ φφφφ ·φ φφφ φφφ φ· ··* že způsob vodné extrakce v sobě obsahuje uzavřený kruh sestávající z následujících stupňů:

- vločky zbavené oleje jsou suspendovány ve vodě pří hodnotě pH 3,5 až

5,5, aby se tak oddělily složky, které jsou rozpustné v kyselé oblasti, s výhodou pak alkaloidy,

- aby se extrahoval protein, míchají se suspendované vločky, tak zvaný proteinový extrakt, s louhem při hodnotě pH 7,0 až 8,5,

- suspenze se separuje, a to za pomoci dekantačního zařízení, aby se takto získal rafinovaný produkt a proteinový extrakt,

- k proteinovému extraktu se dodává kyselé médium tak, aby se dosáhlo fřakcionace syrovátky a proteinové sýřeniny, a

- syrovátka se opět kompletně dodává do předem extrahovaných vloček při hodnotě pH 3,5 až 5,5.

28. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 27, vyznačující se t í m, že se extrakce proteinu provádí v několikastupňových úrovních pH tak, aby bylo dosaženo proteinové fřakcionace.

29. Způsob úpravy a zpracovávám semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 27 až 22, vyznačující se tím, že uvedený rafinovaný produkt má obsah proteinu vyšší než 20 % hmotnostních v sušině, a že obsah složek, tvořících vláknitou část potravy, tedy nestravitelných látek, je vyšší než 60 % hmotnostních, s výhodou 70 % hmotnostních, a že obsah rozpustných sacharidů je nižší než 5 % hmotnostních, s výhodou nižší než 1 % hmotnostní.

30. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 27, vyznačující se t í m, že se izolace syrovátky a proteinové sýřeniny obsahující více než 85 % hmotnostních proteinu

9 · v sušině, s výhodou více než 90 % hmotnostních proteinů v sušině, provádí za pomoci dekantačního zařízení.

31. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 30, vyznačující se t í m, že se extrahovaná syrovátka podrobí následné purifíkaci za pomoci separačního zařízení, poté tepelnému zpracování a nakonec pak druhému stupni purifíkace vseparačním zařízení.

32. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 31, vyznačující se tím, že dvakrát purifíkovaná syrovátka je dodávána opět do způsobu, přičemž pevné podíly, získané v prvním stupni separace, jsou podrobeny dalšímu zpracování v proteinové části zařízení a s vnějším převodem pevných látek získaných ve druhé separaci.

33. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 27, vyznačující se t í m, že se rafinovaný produkt frakcionuje podle velikosti částic alespoň na 2, s výhodou na 3 frakce po fází sušení anebo v průběhu fáze sušení.

34. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 27, vyznačující se t í m, že po sušení má proteinová sýřenina proteinový index disperzibility (PDI) 60 až 90 % a absorpční kapacitu vody menší než 2 g/g při hodnotě pH 7, a teplotě 20 °C až 30 °C.

35. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle nároku 27, 28, 30 a 32, vyznačující se t í m, že uvedená proteinová sýřenina je připravována hydrotermální úpravou, kdy dochází ke vzniku produktu, který váže vodu, za použití teploty, jejíž hodnota je vyšší než 65 °C, s výhodou vyšší než 85 °C, a to při sušení uvedené proteinové sýřeniny a s procentuálně vyjádřeným obsahem vody na začátku sušícího stupně menším než 85 % hmotnostních, s výhodou menším než 75 % hmotnostních, přičemž absorpční kapacita vody je u takto získaného produktu, který váže vodu, vyšší než 4,0 g/g, a s výhodou vyšší než 5 g/g.

36. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 35, vyznačující se tím, že jsou vyráběny směsi nestravitelných látek a izolovaného získaného proteinu, přičemž obsah proteinu je v rozmezí 20 % hmotnostních až 70 % hmotnostních, a obsah proteinu je v rozmezí 30 % hmotnostních až 80 % hmotnostních, a absorpční kapacita vody je vyšší než 5 g/g, s výhodou pak vyšší než 7 g/g.

37. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 36, vyznačující se tím, že slupky, oddělené před krokem, při němž je odstraňován olej, jsou smíchány a sušeny spolu svodným extraktem obsahujícím alkaloid, kteiý je extrahován při hodnotách pH 3,5 až 5,5.

38. Způsob úpravy a zpracovávání semen vlčího bobu, obsahujících alkaloidy, oleje a proteiny podle kteréhokoliv z nároků 1 až 37, vyznačující se tím, že se při tomto způsobu použijí místo semen vlčího bobu jiná semena, která obsahují proteiny a olej nebo škrob, jako jsou například semena brukve řepky, lněná semena nebo semena luskovitých rostlin, zejména pak lze uvést sóju, podzemnici olejnou, hrášek, a bob koňský.