DD275612A1

DD275612A1 - Verfahren und vorrichtung zur schaelung von leguminosensamen

Info

Publication number: DD275612A1
Application number: DD32006988A
Authority: DD
Inventors: Joachim Pohl; Christof Eversmann; Gerhard Mieth; Frank-Detlef Wende; Herbert Wischeropp; Gerald Caspers; Frank Neupert
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1990-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirtschaftlichen und effektiven Schaelung von Leguminosensamen im Hinblick auf die Anwendung der geschaelten Produkte fuer die Humanernaehrung. Dabei eignen sich Verfahren und Vorrichtung gleichermassen fuer fettarme als auch fuer fettreiche Leguminosensamen. Mit Hilfe der Erfindung koennen beispielsweise Soja-, Acker- und Speisebohnen oder Speiseerbsen oder auch Lupinen auf oekonomische Weise geschaelt werden. Gleichzeitig erfolgt die Separation der Schalen vom Kotyledon. Fig. 3

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Leguminosensamen finden zunehmendes Interesse entweder direkt als Nahrungsmittel oder zwecks Gewinnung der wertbestimmenden Inhaltsstoffe Protein, Kohlenhydrate und Öl. So ist z. B. bei der Verwertung der Ackerbohne (Vicia faba) zu Mehl oder Proteinkonzentrat und Stärke eine Schälung unabdingbare Voraussetzung für die Qualitätssicherung der Produkte, die Gewinnung von Protein- oder Liproproteinkonzentraten aus Sojabohnen oder die direkte Nutzung von Leguminosen, z. B. für fritierte Cracker aus Speiseerbsen oder -bohnen, erfordert die Abtrennung der Samenschalen.

Bekanntlich werden diese Rohstoffe durch Schälung von den Schalen befreit, wobei es auf Grund der unterschiedlichen Morphologie von z. B. Sojabohnen und Ackerbohnen kein einheitlich anzuwendendes Schälprinzip gibt. Bei Sojabohnen umschließt die Schale relativ locker das Kotyledon, so daß durch einfache Maßnahmen die Schalen entfernbar sind. Die Schälung vollzieht sich dabei im allgemeinen in zwei Schritten. Der erste Schritt ist die Ablösung der Schale vom Kern oder Kotyledon durch Einwirkung von Prall, Quetschung oder Scherung mittels Schlagleistenschäler, Riffelwalzenmühle oder speziell konstruierten sogenannten Rippel-Mühlen. Nach vorangegangener thermischer Behandlung zur Einstellung einer definierten Feuchte in Kombination mit einer Temperung von mindestens 24h hat sich die Schale dann derart vom Kern gelöst, daß sich durch die beschriebene Prall-, Quetsch- oder Schereinwirkung die Schale von selbst vom Kern trennt. Den 2. Schritt stellt die Separation des Kern-Schalengemisches dar, dies wird meist durch kombinierte Siebung, Sichtung oder elektrostatische Abscheidung realisiert.

Komplizierter sind die Bedingungen bei der Schälung von Ackerbohnen, aber auch bei Erbsen, Lupinen und Gartenbohnen. In diesem Fall sind die Schalen sehr fest an den Kern gebunden, so daß die für Sojabohnen beschriebenen Verfahren uneffektiv sind. Hierfür haben sich die sogenannten Erbsenschäler bewährt, die nach dem Prinzip des Abschleifens der Schale durch eine rotierende Korundscheibe arbeiten. Anschließend erfolgt wiederum die Trennung der Schalen und Kerne durch kombinierte Siebung/Sichtung.

Der Nachteil all dieser Verfahren ist, daß durch den I.Schritt der Schälung ein relativ hoher Anteil an Feinbruch resultiert, wogegen der Anteil an ganzen Bohnenhälften oder Dikotyledonen relativ gering ist. Dieser Feinbruch steht zum einen der direkten Nutzung in der Humanernährung als stückiges Produkt, z.B. als fritierte Cracker, entgegen und zum anderen bedingt er einen hohen Verlust an Kernmaterial infolge seiner schlechten Separierbarkeit von den Schalen. Besonders hohe Verluste an Kernmaterial treten bei der Schälung von Ackerbohnen oder Erbsen durch Abschleifen auf, da auch ein Teil des Kerns erfaßt wird und der feine Abrieb gemeinsam mit der Schale aus dem Gemisch entfernt wird. Für die Herstellung von Protein konzentrat aus Rapssamen wird eine Naßschälung gemäß DD 127 952 beschrieben, wobei die Samen nach Einweichen in Verbindung mit einer Auslaugung antinutritiver Inhaltsstoffe mittels Gummiwalzenschäler geschält und nach einer Trocknung durch Siebung/ Aspiration das Samenfleisch von den Schalen getrennt wird.

Im Zusammenhang mit der Tempeh-Herstellung wird auch eine Naßschälung von Sojabohnen nach dem Einweichen beschrieben, wobei die Schalenseparation durch eine nachgeschaltete Flotation erfolgt (Steinkraus, K. H., Handbook of indigenous fermented foods. Marcel Decker, Inc., New York and Basel, 1983).

DE-OS 2841147 beschreibt eine Vorrichtung zur Behandlung von Bohnen, z. B. Sojabohnen, durch Einweichen und Enthülsen mittels einer Enthüllungs-Vorrichtung mit zwei parallelen Scheiben, wobei die eine fest ist und sich die andere dreht. Der Scheibenabstand ist variabel und wird auf 70-80% des Bohnendurchmessers eingestellt. Dabei werden die Bohnen in die 2 Hälften geteilt und gleichzeitig löst sich die Hülse. Anschließend werden in einem speziellen Hülsen-Samen-Trennbehälter mit Wasserströmung die Hülsen und das Samenfleisch auf Grund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes getrennt. Der Nachteil der bekannten Verfahren besteht in der relativ komplizierten Anordnung dertechnologischen Stufen der Schalung, da sie in 2 unabhängig voneinander nachfolgenden Schritten der Schalenablösung und Schalenseparation realisiert wird. Dies ist sowohl für die Trocken- als auch für die Naßschälung zutreffend. Damit ist ein hoher Energieaufwand, insbesondere für die Schalenseparation durch kombinierte Siebung/Sichtung im Falle derTrockenschälung bzw. ein hoher Wasserverbrauch im Falle der Naßschälung verbunden. Weiterhin ist durch die getrennte Technologie der Schalenablösung und Schalenseparation ein hoher Investitionsaufwand für die technische Realisierung erforderlich. Ein prinzipieller Nachteil der Trockenschälung für Leguminosen ist in der unterschiedlichen Technologie für verschiedene Leguminosenarten zu sehen, die sich im Falle von Ackerbohnen besonders schwierig gestalten, da sie mit hohen Materialverlusten und einem hohen Bruchanteil verbunden ist. Dadurch wird die Ausbeute von ganzen Samenhälften stark gemindert, wodurch sich Nachteile bei der Herstellung von Produkten für den Direktverzehr oder für die Tempehproduktion ergeben.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Schälverfahrens und einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Schälvorrichtung für sowohl fettarme als auch fettreiche Leguminosensamen, wobei die Ablösung der Schalen vom Kotyledon und die Separation des Schalen/Kotyledongemisches auf ökonomisch effektive Weise durchgeführt werden soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schälung von fettarmen und fettreichen Leguminosensamen zu schaffen, wobei die Schälung ohne die bisherige Durchführung einer Vielzahl von Verfahrensschritten realisiert werden soll.

Erfindungsgemäß erfolgt die Schälung von Leguminosensamen dadurch, daß nach einer Größenklassierung und einem mit einem Auslaugen antinutritiver Stoffe, das durch Zugabe von alkalischen Reagentien, vorzugsweise von Karbonaten der Alkalioder Erdalkalimetalle, insbesondere Natriumkarbonat oder Natriumhydrogenkarbonat, beschleunigt wird, verbundenem Einweichen die Leguminosensamen auf ein rotierendes gezahntes Raspelorgan gegeben werden, wobei die Schalen von den Samen abgerissen werden und gleichzeitig die Dikotyledone in die zwei Hälften zerfallen und die Schalen durch die radiale Beschleunigung, die sie durch die kurzzeitige Berührung mit der Zahnung des rotierenden Raspelorgans erfahren, ausgetragen werden, während die Dikotyledonhälften durch geeignete Klassiereinrichtungen getrennt von den Schalen ausgetragen werden. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der Einweich- und Auslaugungsprozeß bei Temperaturen von 40°C bis 60⁰C durchgeführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß in einem Behälter mit einem Einfüllstutzen und einem Vorratsraum ein Raspelorgan, bevorzugt eine Scheibe oder Walze mit einer Zahnung, das durch einen Antrieb in Rotation versetzt werden kann, angeordnet ist und daß der Vorratsraum durch eine Trenneinrichtung von einem Schalenaustragsschacht und einem Kotyledonaustragsschacht, die wiederum durch einen Trennsteg voneinander getrennt sind, abgetrennt ist. Eine Abdeckung trennt den Vorratsraum vom Raspelorgan, und es besteht nur eine offene Verbindung zwischen Vorratsraum und Raspelorgan, die nur wenig größer als die gequollenen ganzen Leguminosensamen ist. Weiterhin existiert jeweils ein Spalt zwischen Raspelorgan und Trenneinrichtung, der größer als eine gequollene Hälfte des Dikotyledons, aber kleiner als ein ganzes Dikotyledon ist und zwischen Raspelorgan und Trennsteg, der kleiner als die Stärke einer gequollenen Dikotyledonhälfte ist Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Zahnung der Scheibe als Raspelorgan spiralförmig in Drehrichtung angeordnet ist und der Winkel der Zahnung zur Scheibe in Drehrichtung 45° bis 90° beträgt.

Bei Einsatz einer Walze als Raspelorgan ist die Zahnung auf Lücke angeordnet und weist in Drehrichtung der Walze einen Winkel zur Tangente an der Walze von 45° bis 90° auf.

Die Höhe der Zahnung ist dem jeweils zu schälenden Gut angepaßt, wobei eine direkte Proportionalität zwischen der Höhe der Zahnung und der jeweiligen Stärke der Schalen im gequollenen Zustand besteht.

Weiterhin gehört zur Erfindung, daß die Spaltabstände zwischen Raspelorgan und Trenneinrichtung, Raspelorgan und Trennsteg sowie Trenneinrichtung und Trennsteg einstellbar sind. Das Raspelorgan in Form einer Scheibe ist entlang der Rotationsachse verschiebbar und in jeder beliebigen Stellung arretierbar

Das Raspelorgan in Form einer Walze ist senkrecht zur Rotationsachse in jeder beliebigen Richtung verschiebbar und arretierbar.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: Vorrichtung mit rotierender Scheibe als Raspelorgan 5

Fig. 2: Detail der Scheibe

Fig.3: Vorrichtung mit gezahnter Walze

Ausführungsbeispiel 1

Ein Behälter 1 ist mit einem Einfüllstutzen 2 und einem Schalenaustragsschacht 3 sowie einem Kotyledonaustragsschacht 4 versehen. Zentral befindet sich im Behälter 1 gemäß Fig. 1 eine vertikal rotierende Scheibe als Raspelorgan 5 mit einer radial angeordneten Zahnung 10 gem. Fig. 2. Der im Behälter 1 angeordnete Vorratsraum 12 wird durch eine Trenneinrichtung 6 geteilt. Eine Abdeckung 11 gewährleistet den Schutz des im Vorratsraum 12 gebunkerten Materials. Der zwischen Raspelorgan 5 und Trenneinrichtung 6 verbleibende Spalt 7 ist größer als die gequollenen Dikotyledonhälften, aber kleiner als die ganzen Dikotyledone. Die Trenneinrichtung 6 besitzt eine Neigung, um den Materialtransport im Vorratsraum 12 zu gewährleisten. Ein Trennsteg 8 sichert die Trennung der Dikotyledonhälften von den Schalen. Dazu ist der Spalt 13 zwischen Trennsteg 8 und Trenneinrichtung 6 so groß, daß die geschälten Dikotyledonhälften in den Kotyledonaustragsschacht 4 gelangen und der Spalt 9 zwischen Raspelorgan 5 und Trennsteg 8 ist kleiner als die geschälten Dikotyledonhälften, so daß nur die durch die Zahnung 10 des rotierenden Raspelorgans 5 ergriffenen Schalen diesen Spalt 9 passieren können. Die Schalen gelangen dann auf Grund der radialen Beschleunigung zum Schalenaustragsschacht 3. Die Spalte 7 und 9 können in ihrer Größe verändert und somit den spezifischen Bedingungen der zu schälenden Leguminosen angepaßt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Als Raspelorgan 5 ist gem. Fig. 3 eine Walze mit Zahnung 10 im Behälter 1 angeordnet.

Ausführungsbeispiel 3

100 kg Ackerbohnen (Vicia faba), die zuvor durch Siebung größenklassiert wurden (Siebfraktion 5-7 mm), werden in Wasser bei 5O⁰CfUr 8 h eingeweicht. Danach werden die abgetropften, gequollenen Ackerbohnen durch den Einfüllstutzen 2 des Behälters 1 zur Schälung gegeben. Der Spalt 7 hat eine lichte Weite von 6mm, der Spalt 9 hat eine lichte Weite von 2,5mm. Die rotierende Scheibe gemäß Fig. 1 und 2 besitzt eine Umdrehungszahl von 1250min~¹. Die Höhe der Zahnung 10 auf der Scheibe beträgt

1,5 mm und der Ausstellwinkel der Zahnung 10 in Drehrichtung 60°. Durch den Schalenaustragsschacht 3 verlassen die Schalen und durch den Kotyledonaustragsschacht 4 die Dikotyledonhälften (jeweils ein Keimblatt) die Vorrichtung. Der Wassergehalt der geschälten Bohnen beträgt 42%. Sie können weiterverarbeitet werden durch Filtrieren zu Crackern, durch Trocknung und Mahlung zu Ackerbohnenmehl oder nach feuchter Mahlung und Zugabe von alkalischem Wasser (pH 8,5) als Extraktionsmedium zu Ackerbohnenproteinisolat und Ackerbohnenstärke.

Ausführungsbeispiel 4

100 kg gelbe Erbsen werden in Wasser eingeweicht. Zur Beschleunigung des Weichprozesses wird Natriumhydrogenkarbonat hinzugefügt, so daß in dem Weichwasser ein pH-Wert von 8,5 besteht. Nach 3h wird das überschüssige Wasser abgegossen und die gequollenen Erbsen werden in den Schäler gegeben. Der Spalt 7 hat eine lichte Weite von 3 mm und der Spalt 9 von 1,5 mm. Die Höhe der Zahnung 10 weist einen Wert von 1 mm auf. Die aus den Keimblättern bestehende geschälte Erbsenfraktion wird im Körnertrockner getrocknet und kann als geschälte halbierte Schnellkocherbse verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Schälung von Leguminosensamen nach einer Größenklassierung und einem mit einem Auslaugen antinutritiver Stoffe verbundener Einweichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaugen der antinutritiven Stoffe aus den Samen während des Einweichsprozesses durch Zugabe von alkalischen Reagentien beschleunigt wird und die klassierten und eingeweichten Leguminosensamen auf ein rotierendes, gezahntes Raspelorgan gegeben werden, wobei die Schalen von den Samen abgerissen werden und gleichzeitig die Dikotyledone in die zwei Hälften zerfallen und die Schalen durch die radiale Beschleunigung, die sie durch die kurzzeitige Berührung mit der Zahnung des rotierenden Raspelorgans erfahren, ausgetragen werden, während die Dikotyledonhälften durch geeignete Klassiereinrichtungen getrennt von den Schalen ausgetragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als alkalische Reagentien Karbonate der Alkali- oder Erdalkalimetalle zugegeben werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einweichprozeß Natriumkarbonat oder Natriumhydrogenkarbonat gegeben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einweich- und Auslaugungsprozeß bei Temperaturen von 40°C bis 60⁰C durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Schälung von Leguminosensamen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (1) mit einem Einfüllstutzen (2) und einem Vorratsraum (12) ein Raspelorgan (5) angeordnet ist, welches zur Erzeugung der Rotation mit einem Antrieb verbunden ist und daß der Vorratsraum (12) durch eine Trenneinrichtung (6) von einem Schalenaustragsschacht (3) und einem Kotyledonaustragsschacht (4), die wiederum durch einen Trennsteg (8) voneinander getrennt sind, abgetrennt ist, wobei eine Abdeckung (11) den Vorratsraum (12) vom Raspelorgan (5) trennt und nur eine offene Verbindung zwischen Vorratsraum (12) und Raspelorgan (5) besteht, die wenig größer als die gequollenen ganzen Leguminosensamen ist und daß ein Spalt (7) zwischen Raspelorgan (5) und Trenneinrichtung (6), der größer als eine gequollene Hälfte des Dikotyledons aber kleiner als ein ganzes, gequollenes Dikotyledon ist und ein Spalt (9) zwischen Raspelorgan (5) und Trennsteg (8), der kleiner als die Stärke einer gequollenen Dikotvledonhälfte ist, existieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationsfähige Raspelorgan (5) eine Scheibe mit einer Zahnung (10) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationsfähige Raspelorgan (5) eine Walze mit einer Zahnung (10) ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (10) auf dem Raspelorgan (5) in Form einer Scheibe spiralförmig in Drehrichtung angeordnet ist und der Winkel der Zahnung (10) zur Scheibe in Drehrichtung 45° bis 90° beträgt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (10) auf dem Raspelorgan (5) in Form einer Walze auf Lücke angeordnet ist und der Winkel der Zahnung (10) zur Tangente an der Walze in Drehrichtung 45° bis 90° beträgt.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Raspelorgan (5) auswechselbar und die Höhe derZahnung (10) dem jeweils zu schälenden Gut angepaßt ist, wobei eine direkte Proportionalität zwischen der Höhe derZahnung (10) und der jeweiligen Stärke der Schalen im gequollenen Zustand besteht.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Spaltes (7) zwischen dem Raspelorgan (5) und der Trenneinrichtung (6) einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Spaltes (13) zwischen der Trenneinrichtung (6) und dem Trennsteg (8) einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Spaltes (9) zwischen dem Raspelorgan (5) und dem Trennsteg (8) einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5,6,8 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Raspelorgan (5) in Form einer Scheibe innerhalb des Behälters (1) entlang der Rotationsachse verschiebbar und arretierbar ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5,7 und 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Raspelorgan (5) in Form einer Walze innerhalb des Behälters (1) senkrecht zur Rotationsachse in beliebiger Richtung verschiebbar und arretierbar ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirtschaftlichen und effektiven Schälung von Leguminosensamen im Hinblick auf die Anwendung der geschälten Produkte für die Humanernährung.