DE10041156A1

DE10041156A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Kleie

Info

Publication number: DE10041156A1
Application number: DE10041156A
Authority: DE
Inventors: Arturo Bohm; Thomas Otto
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-03-07
Also published as: CN101589779A; CN101589779B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Kleie, insbesondere von Weizenkleie, und mechanisch-trockene Bearbeitung der Kleie zur Gewinnung von Aleuronzellen. DOLLAR A Dies erfolgt durch Vermahlung von Weizenkleie, Sichtung und nachfolgender Windsichtung zwecks Separierung Testa- und aleuronhaltiger Fraktionen. Diese werden walzenvermahlen und getrocknet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Kleie, insbesondere von Wei zenkleie und speziell von Aleuronzellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Der Mehlkörper eines Getreidekorns und insbesondere eines Weizenkorns ist von viel schichtigen Schalen umgeben. Aussen befindet sich die Fruchtschale, bestehend aus Oberhaut, Querzellen und Schlauchzellen. In Richtung Mehlkörper folgt die Samenhaut und auf diese folgen nach einer Hyalinschicht die Aleuronzellen, die ernährungsphysio logisch interessant sind. Diese Aleuronzellen enthalten viele Mineralien, Vitamine und Ballaststoffe und sind, geschützt durch . Fruchtschale und Samenschale nur gering schadstoffbelastet.

Kann die Fruchtschale noch relativ einfach von der Samenhaut getrennt werden, so ist es sehr kompliziert, die Aleuronzellen von der Samenhaut zu trennen. Deshalb wird zumeist die gesamte Kleie einer Verwendung als Futtermittel oder Speisekleie zuge führt. Hierzu erfolgt zum Beispiel eine hydro-thermische Stabilisierung, zum Beispiel gemäss der DE-A-44 35 453, um eine lagerfähige Kleie zu erhalten.

Bekannt ist es auch gemäss der japanischen Offenlegung Nr. 11103803, eine oxidati onsbeständige Reiskleie zu erzeugen, indem diese aus dem Waschwasser nach der Reisbearbeitung (Polieren) gewonnen wird. Hierzu wird dem Waschwasser zunächst ein Agens zugesetzt und nachfolgend wird das Wasser mittels Wärmeeinwirkung ent fernt, wobei zugleich grössere Kleiepartikel gebildet werden. Auch hierbei bleibt die Kleie als Ganzes erhalten.

Bekannt ist weiterhin ein so genanntes PeriTec-Verfahren, bei dem die Fruchtschale selektiv durch Schleifen/Polieren entfernt wird, um die Vermahlungskapazität zu erhö hen und z. B. den Bakterienbesatz zu reduzieren.

Die US-PS 5082680 beschreibt ein aufwändiges mechanisches Verfahren zur schicht weisen Ablösung von Kleie. Hierbei wird unter Nutzung von vier Polier- bzw. Scheuer stufen und einer Bürststufe bei zweimaliger Netzung die Kleie schichtweise entfernt. Auf eine erste Netzung des gereinigten, trockenen Weizens folgt ein Abstehen. In einem ersten Polierschritt wird nachfolgend die Oberhaut der Fruchtschale entfernt.

Nach einer zweiten Netzung werden in einem zweiten Polierschritt Querzellen und Schlauchzellen der Fruchtschale entfernt. Diese Kleieschichten werden gesichtet, um Keime und Kornbruch zu trennen. Wegen des angenommenen, geringen Gehaltes an Phytatphosphor sollen diese gesichteten Kleieschichten als Nahrungszusatz Verwen dung finden.

In einem dritten Polierschritt werden die Samenhaut und Teile der Hyalinschicht sowie Aleuronzellen entfernt.

In einem vierten Polierschritt wird neben verbliebener Samenhaut vor allem die Aleu ronschicht entfernt. Diese wird als nicht weiter verarbeitungswürdig angesehen. Während eines abschliessenden Bürstens werden noch anhaftende Kleiereste und Keime entfernt, worauf ein Kühlen, Netzen und Abstehen folgt.

Dieser Stand der Technik gibt zwar allgemeine Hinweise zur teilweisen Verwendung von Kleie, bietet jedoch keine Lösung für ein gezieltes Entfernen und eine Verwendung von Aleuronzellen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zur trockenen, mechanischen Ablösung und Aufbereitung von Weizenkleie, insbesondere von Aleuronzellen zu entwickeln. Die se Aufgabe ist an Hand der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen offenbart.

Das Ziel besteht darin, aus der Kleie heraus verwendbare Aleuronzellen zu gewinnen. Hierzu muss die Schale (Pericarp und Testa) von den Aleuronzellen getrennt werden und die anfallende Mischung muss nach Komponenten sortiert werden. Zunächst wer den durch Sieben Fraktionen gebildet der Mischung gebildet und anschliessend werden die Mischfraktionen z. B. durch Windsichtung klassiert.

Überraschend hat sich gezeigt, dass eine Aleuronschicht und deren einzelne Zellen durch Schwächung der Adhäsion von der fest anhaftenden Samenhaut getrennt werden können.

Erhalten werden Aggregate von Aleuronzellen mit intakten Zellwänden, so dass die Aleuronzellen oder deren Inhaltsstoffe (Proteine, Vitamine u. a.) insbesondere für bzw. in dietischen Nahrungsmitteln verwendbar sind.

Es hat sich gezeigt, dass Aleuronzellen aus der Weizenkleie separierbar ist. Nach einer Zerkleinerungsstufe werden spezifische Fraktionen des Schrotes und der Kleie, insbe sondere 200-400 µm und 400-800 µm enthalten ein hohes Mass an Aleuronzellen und Samenschale. Von diesen Fraktionen werden Samenschale und Aleuronzellen getrennt und bei Bedarf getrocknet und auf Glattwalzen auf weniger als 100 µm vermahlen. Al ternativ können auch durch Zusatz von Xylanasen ein Auflösen der Zellwände erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Anfallende Kleie wird nach dem Reinigen in der Kleieschleuder getrocknet und leicht erwärmt. Nach dem Vermahlen in einer Mühle, bei dem der eigentliche Trenneffekt zwi schen Schale und Aleuronschicht wirken soll, wird die Mischung aus Kleiebestandteile in Fraktionen gesiebt. Anschliessend erfolgt eine Windsichtung zur Sortierung der Kom ponenten Schale (Pericarp; Testa) und Aleuron evtl. mit anhaftender Schale. Die Ver fahrenschritte Trennen, Sieben und Sichten werden naturgemäss mehrmals durchlau fen, um die gewünschten Anreicherung an Aleuronzellen zu erreichen. Die erhaltene Komponente aus Aleuron enthält eine Konzentration von mindestens 60% Aleuronzel len, vorzugsweise über 80%. Je nach Verwendung werden diese Komponenten weiter getrocknet und vermahlen, z. B. auf einem Walzenstuhl. Im Weiteren werden die einzel nen Verfahrensschritte näher beschrieben.

Beim Verfahrensschritt Trennen müssen die Kleiepartikel Kräfte erfahren, die zu einer Trennung von Aleuron und Schale führen. Verwendet man eine Schlagmühle, so wer den die Teile infolge der angreifenden Kräfte (Schlagkraft, Massenkräfte) vornehmlich auf Biegung beansprucht. Dies führt bei Teilchengrösse von ca. < 800 µm zu einer Zer kleinerung der Teile und nicht zu einer Trennung. Erst wenn die Teile eine bestimmte Grösse unterschritten haben, kann durch die Massenkräfte bedingt eine Trennung von Aleuron und Schale erfolgen. Die Grösse der Partikel, bei der die Trennung erfolgt, ist von der Festigkeit der verschiedenen Schichten (Pericarp 4 Cellulose; Testa 4 He micellulose; Aleuron 4 Heimicellulose) und den Haftkräfte unter den Schichten abhän gig. Festigkeit und Haftkraft werden von der Feuchtigkeit und Temperatur entscheidend beeinflusst. Um optimale Verhältnisse bei Trennen muss die Kleie zunächst thermisch behandelt. Versuche haben gezeigt, dass eine Produktfeuchtigkeit zwischen 8-12%, vorzugsweise 10%, optimal ist. Die Produkttemperatur beim Trennen sollte dann 25°C nicht unterschreiten.

Beim der Schlagmühle haben sich Geschwindigkeiten von ca. 70 m/s, aber c 120 m/s, als günstig erwiesen. Der verwendete Sieb sollte eine Lochung von 0,3-0,8 mm, vor zugsweise 0,5 mm haben. Gute Resultate zeigten sogenannte Raffelsiebe (Handels name Conidur) mit einer Lochung 0,5 mm.

Beim Trennen hat sich neben der Schlagbeanspruchung die Prallbeanspruchung wie sie zum Beispiel in der Strahlmühle oder in der Schleuderprallmühle auftritt, als günstig erwiesen. Besonders die Vorgänge in der Schleuderprallmühle (MIPS) zeigen eine gün stige Wirkung auf den Trenneffekt, weil durch die Leitschaufel im Schleuderrotor die plattenförmigen Kleiepartikel ausgerichtet werden und der Aufprall auf der Kante ge schieht. Dadurch werden Massenkräfte wirksam ohne das es zu einer Biegebeanspru chung der Partikel und damit zur Zerkleinerung kommt. Dies führt dazu, dass Schale und Aleuron als grössere Teile sich lösen und somit beim Sortieren einfachere Apparate verwendet werden können.

Das Verfahren zur Gewinnung von Aleuron kann somit in 5 Verfahrensschritte unterteilt werden:

1. Trocknen/Erwärmen
2. Trennen
3. Sieben
4. Windsichten
5. Zerkleinern

Erfahrungsgemäss durchläuft nach der Trocknung ein Kleiepartikel mehrere Zyklen. Die Anzahl Zyklen ist stark von der gewünschten Qualität (Schalenanteil) abhängig. Partikel die nach dem Verfahrensschritt Trennen beim Sieben zur Fraktion < 500 µm gehören, werden nochmals dem Verfahrensschritt Trennen zugeführt, weil in der Regel sich die Testa bei dieser Fraktion noch nicht ganz vom Aleuron gelöst hat. Je nach gewünschter Qualität muss das Sieben und Windsichten mehrmals durchlaufen werden. Partikel < 300 µm werden erfahrungsgemäss am besten mit einem Zickzack Windsichter sortiert. Partikel < 300 µm zeigen eine Neigung zum Agglomerieren, so dass sich hier der Kanal radwindsichter anbietet. Dieser Sichtertyp hat den Vorteil, dass er die Agglomerate dis pergiert und zudem eine grössere Trennschärfe besitzt.

Wie bekannt spielt beim Sortieren die Fraktionsbreite und die Trennschärfe eine wichti ge Rolle. Versuche haben gezeigt, dass mit folgenden Maschenbreiten beim Sieben sich günstige Siebfraktionen für das sich anschliessende Windsichten gewonnen wer den können:

1. 400 µm
2. 300 µm
3. 200 µm
4. 150 µm
5. 100 µm

Messungen der wichtigsten Mineralstoffe (Ca, Fe, K, Mg, P, Zn) haben gezeigt, dass sich einen Anreicherung gegenüber der Kleie um einen Faktor 2 erreichen lässt und somit der Schalenanteil < 10% sein muss. Einzig bei der Fraktion, welche als Durchfall anfällt (Sieb 100 µm) ist das nicht der Fall. Naturgemäss ist bei dieser Partikelgrösse (< 100 µm) eine Sortierung stark erschwert und entsprechend aufwendig.

Falls es die Anwendung es erfordert, kann als letzter Schritt das Aufbrechen der Aleu ronzellen mit einem Walzenstuhl erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Kleie, insbesondere Weizenkleie, zur Ge winnung von Aleuronzellen unter mechanisch-abrasiver Beeinflussung des Weizen korns und Separierung der Kleieschichten und deren Klassierung und Sortierung, da durch gekennzeichnet, dass
Weizenkleier vermahlen und in Fraktionen gesiebt werden,
nachfolgend die Fraktionen von 100-800 µm windgesichtet werden, und
die daraus erhaltenen Testa- und aleuronhaltigen Fraktionen getrocknet und zer kleinert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktionen von 200400 µm windgesichtet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testa- und aleuronhaltigen Fraktionen nach dem trocknen auf Glattwalzen vermahlen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Testa- und aleuronhaltigen Fraktionen kleiner 100 µm vermahlen werden.