DE102007001319B4

DE102007001319B4 - Verfahren zur Herstellung von Stärke

Info

Publication number: DE102007001319B4
Application number: DE200710001319
Authority: DE
Inventors: Lilith Baczynski; Tobias Wirth
Original assignee: Betatec Hopfenprodukte GmbH
Current assignee: Betatec Hopfenprodukte GmbH
Priority date: 2007-01-02
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2027-01-03
Also published as: DE102007001319A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Stärke unter Einsatz eines pflanzlichen Rohstoffs, nämlich Mais, mit folgenden Verfahrensschritten
(a) Zurverfügungstellung des Rohstoffs,
(b) Versetzen des Rohstoffs mit einem Quellmittel,
(c) Lagern des Rohstoffs mit dem Quellmittel in einem Behälter, wodurch der Rohstoff einem Quellvorgang ausgesetzt ist,
(d) Hinzufügung einer Wirksubstanz zur Kontrolle der Milchsäureproduktion während des Quellvorgangs auf der Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure und/oder eines Gemisches davon,
(e) Abziehen des Quellmittels,
(f) Entfernen des gequollenen Rohstoffs,
(g) Weiterverarbeitung des gequollenen Rohstoffs.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Stärke (lat. Amylum) gemäß Tegge „Stärke und Stärkederivate”, Verlag Behr, 2004 ist eine organische Verbindung und zwar ein Polysaccharid mit der Formel (C₆H₁₀O₅)_n, das aus Glucose-Einheiten besteht. Das Makromolekül zählt daher zu den Kohlenhydraten. Stärke ist einer der wichtigsten Inhaltsbestandteile pflanzlicher Zellen. Landpflanzen und Grünalgen speichern ihre überschüssige Energie als Reserve. Der Sinn der Stärkebildung ist hierbei die Speicherung der Glucose in unlöslicher Form.
Samenkörner, Knollen, Wurzeln, Früchte oder Mark dienen den Pflanzen als Speicherorgane. Dort sind jeweils viele Stärkemoleküle zu Stärkekörnern zusammengefasst.
Stärkemoleküle bestehen aus D-Glucose-Einheiten, die über glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Stärke besteht zu

– 10 bis 30% aus Amylose: Lineare Ketten mit helicaler (Schrauben-)Struktur, die nur α-1,4-glycosidisch verknüpft sind und zu
– 70 bis 90% aus Amylopektin: Stark verzweigten Strukturen, mit α-1,4-glycosidischen Verknüpfungen.

Stärke ist das wichtigste Kohlenhydrat in der Ernährung von Mensch und Tier. Darüber hinaus besitzt Stärke auch für die technische Industrie eine große Bedeutung. Weil dabei zunehmend fossile Rohstoffe ersetzt werden, zählt man Stärke auch zu den nachwachsenden Rohstoffen.
Man kann davon ausgehen, dass heute etwa zwei Drittel der erzeugten Stärke auf dem Nahrungsmittelsektor und der Rest auf verschiedenen technisch-industriellen Sektoren verwendet wird.
Stärke wird, abhängig vom geographischen Produktionsgebiet, aus den unterschiedlichsten Rohstoffen gewonnen. Zu den stärkehaltigen pflanzlichen Rohstoffen zählen Mais, Reis, Gerste, Weizen, Sago, Roggen, Hafer, Hirse, Maniok, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Yamswurzel, Pfeilwurz, Wasserbrotwurzel, Canna und Tannia.
Mais ist der wichtigste pflanzliche Rohstoff für die Stärkegewinnung. Über 82% der weltweit produzierten Stärke wird aus Mais gewonnen. Weizenstärke und Kartoffelstärke machen dagegen 9% bzw. nur 6% der weltweiten Stärkeproduktion aus. Alle anderen Rohstoffe haben zusammengenommen nur einen Anteil von 2% an der globalen Stärkeproduktion. Die Maniokwurzel ist der wichtigste Rohstoff für Stärke im südostasiatischen Wirtschaftsraum.
Die DE-A-690 18 049 T2 , die DE-A-600 07 682 T2 sowie die DE-A-26 42 628 betreffen Verfahren zur Herstellung von Stärke aus unterschiedlichen Rohstoffen. Die Verfahren basieren jeweils auf dem Einweichen der Ausgangsstoffe (Mais, Weizen, Roggen, Gerste, Kartoffel) und einer anschließenden weiteren Aufbearbeitung des Breis bzw. der Lösung. Aus der DE-A-199 09 827 A1 , der EP-A-0 681 029 A2 sowie der US-A-6 547 971 B2 ist es bekannt, Substanzen auf der Basis von Hopfen zur Kontrolle bzw. Hemmung von Mikroorganismen in wässrigen Medien, die Sacharide bzw. Polysacharide enthalten, zu verwenden.
AUFGABENSTELLUNG
Im Zuge der Herstellung von Stärke aus einem pflanzlichen Rohstoff ist es üblich, dem Prozessgut Schwefeldioxid zuzugeben, um die Milchsäureentwicklung zu kontrollieren. Allerdings kann es vorkommen, dass Schwefeldioxid von dem pflanzlichen Rohstoff aufgenommen wird, was unerwünscht ist. Ferner darf z. B. sogenannte Biostärke kein Gehalt an aufgenommenem Schwefeldioxid aufweisen. Zudem ist die zulässige Schwefeldioxidgabe bei einer starken Infektion mit thermophilen Milchsäurebakterien nicht immer ausreichend, um die Milchsäureentwicklung in gewünschtem Maße zu kontrollieren und Ausbeuteverluste sowie Beeinträchtigungen im Folgeprozess durch übermäßige Milchsäurebildung zu verhindern. Schließlich kann die Zugabe von Schwefeldioxid zu einer Gärungsbeeinträchtigung führen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die vorgenannten Probleme und Schwierigkeiten vermeidet.
ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stärke unter Einsatz eines pflanzlichen Rohstoffs, nämlich Mais, mit folgenden Verfahrensschritten

(a) Zurverfügungstellung des Rohstoffs,
(b) Versetzen des Rohstoffs mit einem Quellmittel,
(c) Lagern des Rohstoffs mit dem Quellmittel in einem Behälter, wobei der Rohstoff einem Quellvorgang ausgesetzt ist,
(d) Hinzufügung einer Wirksubstanz zur Kontrolle der Milchsäureproduktion während des Quellvorgangs auf der Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure und/oder eines Gemisches davon,
(e) Abziehen des Quellmittels,
(f) Entfernen des gequollenen Rohstoffs,
(g) Weiterverarbeitung des gequollenen Rohstoffs.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass mit einer Wirksubstanz auf der Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure bzw. eines Gemisches davon eine kontrollierte Milchsäuregärung im Quellwasser durchgeführt werden kann. Hierbei kann der Quellprozess aufgrund der Hinzufügung der vorgenannten Wirksubstanz mit einem im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich reduzierten Schwefeldioxidanteil vorgenommen werden.
Alternativ kann auf die Schwefeldioxidzugabe auch vollständig verzichtet werden, insbesondere zur Herstellung von so genannter Biomaisstärke.
Die Wirksubstanz wird hierbei zweckmäßigerweise auf den Rohstoff, vorzugsweise während des Befüllens des Behältnisses zur Durchführung des Quellprozesses aufgesprüht.
Der Quellvorgang findet bei einem pH-Wert im Bereich von 3,0–5,5 statt. Die Temperatur liegt im Bereich von 35°C–65°C, vorzugsweise 40°C–60°C. Bei dem vorgenannten pH-Wertbereich und Temperaturbereich können thermophile Milchsäurebakterien wachsen. Hierfür ist der Einsatz der Wirksubstanz besonders geeignet.
Zweckmäßigerweise wird die Wirksubstanz am Quellmitteleintritt in den Behälter zugegeben werden. Alternativ ist allerdings auch eine je nach Milchsäureentwicklung beliebige Stelle entlang des Verlaufs einzelner Behälter möglich. Die Zugabe der Wirksubstanz kann gezielt und kontrolliert an jeder Stelle und zu jedem beliebigen Zeitpunkt des Quellprozesses vorgenommen und damit die Milchsäureentwicklung beeinflusst werden, d. h. kontrolliert.
Als Wirksubstanz auf Hopfenbasis kommen in vorteilhafter Weise Verbindungen wie Alpha-Säure, Beta-Säure, Iso-alpha-Säure, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure oder ein Gemisch davon zum Einsatz.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Stärke unter Einsatz eines natürlichen Getreiderohstoffs, nämlich Gerste, Roggen, Hafer oder Weizen mit folgenden Verfahrensschritten

(a) Zurverfügungstellung des Rohstoffs, insbesondere in gemahlener Form,
(b) Versetzen des Rohstoffs mit Wasser zur Herstellung einer Paste,
(c) ggf. Ruhephase der Paste,
(d) Trennen der Stärke und Gluten,
(e) Weiterverarbeitung der Stärke,

Die Zugabe der Wirksubstanz auf Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure oder eines Gemisches davon kann an jedem der Verfahrensschritte (a)–(e) je nach Notwendigkeit vorgenommen werden.
Insbesondere kann die Zugabe der vorgenannten Wirksubstanz auch zur Verhinderung einer Milchsäurebildung bei der Verzuckerung der sogenannten B-Stärke durchgeführt werden.
Auch hier kann die Zugabe der Wirksubstanz als Ersatz oder Teilersatz von Schwefeldioxid und schwefeldioxidhaltigen Verbindungen erfolgen.
Als Wirksubstanz auf Hopfenbasis wird zweckmäßigerweise Alpha-Säure, Beta-Säure, Iso-alpha-Säure, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure oder ein Gemisch davon zugegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einzelner Beispiele wiedergegeben.
BEISPIEL 1: HERSTELLUNG VON STÄRKE AUS MAIS
Die wirtschaftliche Größe von Maisstärkefabriken liegt zwischen 500 und 200 Tonnen Maisverarbeitung pro Tag. Mais- und Weizenstärkefabriken produzieren 365 Tage im Jahr. Im Gegensatz dazu arbeiten Kartoffelstärke- oder Zuckerfabriken nur während einer Kampagne unterschiedlicher Länge, da diese Rohstoffe nur begrenzt lagerfähig sind. Für die Stärkeproduktion wird überwiegend Gelbmais der Qualitätsstufen US-Yellow Nr. 2 und 3 verwendet. Meist wird getrockneter Mais mit einer Feuchtigkeit von 15% als Rohstoff eingesetzt, da dieser mehrere Jahre ohne Schädigung lagerfähig ist. Stärkefabriken in Maisanbaugebieten verarbeiten während der Erntezeit auch häufig frischen, ungetrockneten Mais mit bis zu 30% Feuchtigkeit, da dieser preisgünstiger zu beziehen ist. Dieser Mais ist nur wenige Tage lagerfähig.
Lagerfähige getrocknete Maiskörner sind zu hart, um in ihre technologischen Bestandteile aufgetrennt werden zu können. Daher wird der vorgereinigte Mais zunächst einem Quellprozess unterworfen. Dieser ist der wichtigste und zugleich komplizierteste Vorgang bei der Maisstärkegewinnung, da von ihm die Wirksamkeit der Auftrennung aller im Maiskorn vorliegenden Stoffe bestimmt wird.
Der gereinigte Mais wird während 30–50 Stunden mit 48°C–50°C warmem Wasser behandelt. Bereits nach 8–12 h nimmt er seinen höchsten Wassergehalt von 42%–45% an. Gleichzeitig mit der Wasseraufnahme diffundieren die löslichen Substanzen und biochemisch löslich gewordene Stoffe (Zucker, Peptide und Aminosäuren, Phytate, Mineralstoffe und Milchsäure) aus dem Mais in das Quellwasser. Bei einem pH-Wert von 3,8–4,5 und 48°C–50°C können thermophile Milchsäurebakterien wachsen. Durch sie werden aus dem im Maiskorn enthaltenen Zucker etwa 0,8%–1,5% Milchsäure gebildet. Damit bei der Quellung keine unkontrollierten Abbauvorgänge ablaufen, gibt man dem Quellwasser (Prozesswasser aus späteren Abschnitten der Stärkegewinnung) 0,1%–0,3% Schwefeldioxid zu. Schwefeldioxid lässt in dieser Konzentration nur noch eine kontrollierte Milchsäuregärung in Quellwasser zu. Das zugesetzte Schwefeldioxid und die mikrobiologisch gebildete Milchsäure steuern die beim Quellprozess ablaufenden Reaktionen. Dazu gehören vor allem der teilweise Abbau des Maisproteins und die Auflockerung der Proteinmatrix im hornigen Endosperm. Die Auflockerung dieser Matrix ist Voraussetzung für eine wirksame Trennung von Stärke und Protein.
Die Schwefeldioxidaufnahme durch den Mais ist unerwünscht und insbesondere im Bereich der Biostärken problematisch. Darüber hinaus ist die zulässige Schwefeldioxidgabe bei einer starken Infektion mit thermophilen Milchsäurebakterien nicht immer ausreichend, um die Milchsäureentwicklung in gewünschtem Maße zu kontrollieren und Ausbeuteverluste sowie Beeinträchtigungen im Folgeprozess durch übermäßige Milchsäurebildung zu verhindern.
Gemäß der Erfindung wird eine Kontrolle der Milchsäureentwicklung und die Verhinderung von Lagerverlusten während der Lagerung von Nassmais durch Zugabe eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, einer Fettsäure oder Gemisches davon erreicht. Dabei werden insbesondere Alpha-Säuren, Beta-Säuren, Iso-alpha-Säuren, Dihydroiso-alpha-Säuren, Tetrahydroiso-alpha-Säuren, Hexahydroiso-alpha-Säure, Kolophonium, Myristinsäure oder das Gemisch davon mittels einer Sprühvorrichtung während der Befüllung des Lagerbehälters mit Nassmais auf die Maiskörner aufgesprüht.
Hierdurch lässt sich die Menge an Schwefeldioxid reduzieren oder völlig ersetzen.
Technisch wird die Quellung in großen, runden Behältern aus Edelstahl durchgeführt, die am Auslauf konisch zulaufen. Bei der semikontinuierlichen Quellung werden meist mehrere Behälter eingesetzt. Der Mais bleibt im Quellbehälter liegen. Das Prozesswasser tritt von oben in den Quellbehälter ein, in dem er sich am längsten gequollenen Mais befindet und fließt kontinuierlich im Gegenstrom zur Quelldauer des Maises. Das Quellwasser fließt dann durch ein Siebrohr im konischen Teil des Quellbehälters ab und wird zum nächsten Behälter gepumpt. Nach dem Passieren der gesamten Behälterbatterie tritt das Quellwasser durch das Siebrohr des Quellbottichs mit frischem Mais aus und wird in einer Eindampfanlage konzentriert. Dieses sogenannte schwere Quellwasser wird als Bestandteil des Maisglutenfutters an Vieh verfüttert. Nach der vorgegebenen Zeit wird der Behälter mit dem fertig gequollenen Mais aus dem Quellschema herausgenommen und der Mais wird vermahlen. Dieser Behälter wird mm mit frischem Mais befüllt.
Bei einer kontinuierlichen Quellung in einem Behälter werden sowohl der Mais als auch das Quellwasser im Gegenstrom bewegt. Der frische Mais wird oben zugeführt und unten als gequollener Mais entnommen. Das Quellwasser wird unten zugeführt und verlässt oben als verbrauchtes Quellwasser den Behälter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Kontrolle der Milchsäureentwicklung während des Quellprozesses von Mais bei der Produktion von Biostärke und eine Kontrolle der Milchsäureentwicklung und Minimierung der Schwefeldioxidgabe während des Quellprozesses von Mais durch Verwendung eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, Myristinsäure oder Gemischen davon.
Dabei insbesondere Alpha-Säuren, Beta-Säuren, Iso-alpha-Säuren, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure, Kolophonium, Myristinsäure oder das Gemisch davon im Falle einer semikontinuierlichen Quellung mit Hilfe einer Dosierpumpe dem Quellwasser je nach Milchsäureentwicklung an jeder beliebigen Stelle des Flusses durch die Quellbottiche zugesetzt werden. Im Falle einer kontinuierlichen Quellung können die Hopfenharze mit Hilfe einer Dosierpumpe am Quellwassereintritt oder an verschiedenen Stellen des Quellbottichs zudosiert werden. So kann die Milchsäureentwicklung gezielt und kontrolliert an jeder Stelle und zu jedem Zeitpunkt des Quellprozesses beeinflusst werden.
Der gequollene Mais wird mittels Zahnscheibenmühlen grob vermahlen, so dass die durch die Quellung elastisch gewordenen Keime möglichst unversehrt freigelegt werden. Die abgetrennten Keime schwimmen in der Stärkemilch auf und werden im Oberlauf zweier hintereinander geschalteter Hydrozyklone aufgefangen. Dagegen sinken die Stärke, die Fasern und das Mahlgut ab und werden im Unterlauf der Hydrozyklone ausgeschwemmt.
Die restliche Stärke wird durch Waschung auf Bogensieben von den Maiskeimen entfernt. Anschließend werden die Maiskeime entwässert, getrocknet und der Ölgewinnung zugeführt.
Die von Keimen befreite Maissuspension wird dann fein vermahlen. Durch die Feinvermahlung wird die in Zellen eingeschlossene Stärke freigelegt. Danach werden die gröberen Schalen und Fasern in mehrstufigen Bogensiebstationen von der Mühlenstärke abgetrennt. Das Faser- und Schalenmaterial wird dann nochmals auf Spaltsieben mit Prozesswasser im Gegenstrom ausgewaschen, um die anhaftende Stärke möglichst vollständig auszuwaschen. Die Schalen und Fasern werden mit Schneckenpressen auf ein Trockensubstanzgehalt von 45% entwässert. Danach erfolgt die Antrocknung von konzentriertem Maisquellwasser auf die Maisfasern zur Herstellung von Maisfutter. Bei der Trocknung werden üblicherweise starke Gerüche frei, die von den Inhaltsstoffen, vor allem dem Schwefeldioxid des Maisquellwassers herrühren. Hierzu sind üblicherweise verfahrenstechnische Einrichtungen notwendig, um die Geruchsbildung zu verhindern. Die Erfindung erlaubt es, diese Geruchsbildung zu verhindern oder zumindest erheblich zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung stellt somit auch ein Verfahren zur Verminderung des technischen Aufwandes zur Geruchseliminierung bereit, indem während des Quellprozesses von Mais unter Verwendung eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, Myristinsäure oder Gemischen davon die Verwendung von Schwefeldioxid minimiert werden kann.
Nach der Abtrennung der Schalen- und Faserbestandteile durchläuft die Mühlenstärke zunächst einen Entsandungszyklon. Anschließend wird sie unter Ausnutzung des spezifischen Gewichtes mit Hilfe von Multizyklonen in die drei Phasen Stärke, Gluten und Lösliches aufgetrennt. Dabei gelangen Gluten und Lösliches als leichte Phase in den Oberlauf und die Stärkemilch wird als schwere Phase im Unterlauf abgetrennt.
Das Gluten wird in einem zweiten Schritt vorentwässert und aufkonzentriert. Das abgetrennte Prozesswasser wird als Quellwasser für die Maisquellung verwendet. Das konzentrierte Gluten wird weiter entwässert, getrocknet, evtl. pelletiert und als Eiweißkomponente in Tierfuttermischungen verwendet. Aus hochprozentigem Gluten werden auch Suppenwürzen und Glutaminsäurepräparate hergestellt.
Die Stärkemilch, die nach der Primärseparation des Glutens angefallen ist, wird in mehrstufigen Multizyklonanlagen einem intensiven Waschprozess im Gegenstrom unterworfen. Durch den Waschprozess wird der Proteingehalt auf 0,3% und der Aschegehalt auf 0,1% reduziert und die Stärke aufkonzentriert. Die raffinierte Stärkemilch enthält 40%–42% Trockensubstanz und ist Rohstoff für viele weitere Produkte, so z. B. native und modifizierte Stärken, Stärkeverzuckerungsprodukte, Fermentationsprodukte wie Alkohol, Zitronensäure etc..
Die vorliegende Erfindung stellt gleichzeitig auch ein Verfahren zur Verhinderung von Milchsäurebildung bei der Zwischenlagerung von Stärkemilch vor und während der Weiterverarbeitung zu modifizierter Stärke, zu Stärkeverzuckerungsprodukten und zu Fermentationsprodukten bereit, unter Verwendung eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, Myristinsäure oder Gemischen davon. Die Verwendung von Schwefeldioxid wird reduziert oder kann vermieden werden.
Dabei werden insbesondere Alpha-Säuren, Beta-Säuren, Iso-alpha-Säuren, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure, Kolophonium, Myristinsäure oder das Gemisch davon in ausreichender Konzentration dem Zwischenlagertank beigemischt.
BEISPIEL 2: HERSTELLUNG VON STÄRKE AUS WEIZENSTÄRKE
Weizen setzt sich aus dem Mehlkörper, dem Keimling, den Aleuronzellen und der Samenschale zusammen. Der Mehlkörper macht beim Weizen ca. 83% aus und liegt dabei in der gleichen Größenordnung wie beim Mais. Die Weizenstärke ist im Mehlkörper vertreten. Allerdings ist das Weizeneiweiß ebenfalls zum überwiegenden Teil im Mehlkörper eingelagert. Daher erfordert Weizen als Rohstoff für die Stärkegewinnung einen völlig anderen Prozess als Mais.
Der Weizen wird zunächst trocken zu Mehl vermahlen. Dabei werden die Fasern und evtl. Keime soweit wie möglich müllereitechnisch abgetrennt. Die anfallende Weizenkleie dient zur Futtererzeugung.
Für die Stärke- und Glutengewinnung kommt dann ein Nassverfahren zur Anwendung. Weizen ist die einzige Getreideart, bei der Gluten in Verbindung mit Wasser eine viskoelastische Masse bildet. Wenn man Weizenmehl mit Wasser zu einem Teig knetet und diesen Teig unter Rollen mit Wasser auswascht, lässt sich die Stärke sehr leicht entfernen. Das Weizengluten (Kleber) bleibt als viskoelastische Masse zurück. Weizenkleber ist ein sehr hochwertiges Protein und wird deutlich teurer bezahlt als Maisgluten. Für die Ausbildung dieses Glutens und seine Abtrennung sind unterschiedliche Verfahrenstechniken entwickelt worden. Im Gegensatz zur Maisstärke gibt es bei der Weizenstärkegewinnung noch keine einheitliche Prozessführung.
In älteren MARTIN-Verfahren wird dem Weizenmehl etwa 60% Wasser von 21°C–27°C zugesetzt. Anschließend wird eine Teigruhezeit von ca. 30 Min. zur vollständigen Hydratisierung des Glutens eingehalten. Die Trennung von Stärke und Kleber erfolgt in sogenannten Teigextraktoren unterschiedlicher Bauart. Während des intensiven Kneten des Teiges im Wasser wird die gesamte Stärke ausgespült. Beim MARTIN-Verfahren wird sehr viel Wasser benötigt (8 m³–12 m³ pro Tonne Weizenmehl).
Im heute üblichen Slurry-Verfahren wird das Weizenmehl in speziellen kontinuierlichen Mischmaschinen zu einem Slurry verarbeitet. Dabei wird dem Mehl etwa 90% Wasser von maximal 55°C zugesetzt. Der entstehende Slurry ist von pastenartiger, glatter Konsistenz. Nach einer kurzen Teigruhezeit zur Agglomerisierung des Glutens erfolgt die Trennung von Stärke und Gluten in Hydrozyklonen oder Dekantern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Verhinderung von Milchsäurebildung oder zumindest Kontrolle der Milchsäurebildung bei der Bereitung von Weizenmehlslurry zur Abtrennung von Weizenkleber von der A-Stärke durch die Verwendung eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, Myristinsäure oder Gemischen davon.
Dabei werden insbesondere Alpha-Säuren, Beta-Säuren, Iso-alpha-Säuren, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure, Kolophonium, Myristinsäure oder das Gemisch davon in ausreichender Konzentration dem Mischer beigegeben.
Weizen ist der einzige Stärkenrohstoff, der zwei Fraktionen an Stärkekörnern besitzt. Die großen Stärkekörner (25 μm–50 μm) werden als A-Stärke bezeichnet und machen ca. 90% aus, die kleinen Stärkekörner (2 μm–15 μm) werden als B-Stärke bezeichnet und machen ca. 10% aus. B-Stärke enthält außerdem Pentosane und Hemicellulosen. Beim Slurry-Verfahren unterteilt man daher die B-Stärke häufig in die sogenannte A-minus Stärke (kleine Stärkekörner) und C-Stärke (kleine Stärkekörner mit Hemicellulosen und Pentosanen). Häufig werden bei der Herstellung des Slurry Enzymmischungen eingesetzt (Hemicellulase, Pentosanase, Xylanase), um den Prozess zu vereinfachen und bessere Stärkeausbeuten zu erzielen.
In der ersten Trennstufe bildet A-Stärke die schwere Phase. Gluten und B-Stärke werden mit der leichten Phase ausgetragen.
Nach der Abtrennung der A-Stärke werden restliche Glutenpartikel und Fasern aus der A-Stärkemilch ausgewaschen und abgesiebt. In der Stärkeraffination wird die A-Stärkemilch, die noch geringe Mengen Feinkornstärke, Protein, sowie Lösliches und Feinfasern enthält, einem intensiven Waschprozess sowie einer Konzentrierung unterworfen. Durch den Waschprozess wird der Proteingehalt auf 0,3% und der Aschegehalt auf 0,1% reduziert. In der letzten Stufe der Multizyklonbatterien oder der Separatoren-Stationen wird Frischwasser zugegeben. Die Waschwassermenge beträgt ca. 2,5 m³ pro Tonne Weizenmehl. Die raffinierte Stärkemilch besitzt eine Konzentration von 40%–42% TS. Diese A-Stärkemilch ist Rohstoff für viele weitere Produkte: Native und modifizierte Stärken, Stärkeverzuckerungsprodukte, Fermentationsprodukte etc.
Die Trennung zwischen Gluten und B-Stärke erfolgt auf einem Bogensieb. Gluten bildet auf der Sieboberfläche die typische viskoelastische Masse, während die B-Stärkemilch das Sieb passiert.
Häufig scheut man den Aufwand zur Aufarbeitung der B-Stärke in A-minus-(Kleinkornstärke) und C-Stärke. In diesem Fall wird die B-Stärke gemeinsam mit den Pentosanen und Fasern hydrolysiert um durch Fermentation Alkohol zu gewinnen. Eine weitere Option ist die Klärung und Eindampfung des unreinen Stärkesirups, um ihn anschließend als Futtermittel an die Weizenkleie anzutrocknen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Verhinderung von Milchsäurebildung bei der Verzuckerung der B-Stärke, der Pentosane und der Fasern durch Zugabe eines Extraktes aus Hopfenharzen, aus Kiefernharz, Myristinsäure oder Gemischen davon erreicht.
Dabei werden insbesondere Alpha-Säuren, Beta-Säuren, Iso-alpha-Säuren, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure, Kolophonium, Myristinsäure oder das Gemisch davon in ausreichender Konzentration einem oder mehreren Produktströmen vor der Verzuckerung oder aber dem Verzuckerungstank beigegeben (Ethanolprozess).
Der Feuchtkleber wird meist zu Vitalkleber getrocknet. Ähnlich wie Stärke wird auch Gluten enzymatisch und chemisch modifiziert zu diversen Produkten verarbeitet, u. a. als Backzutat für die Suppenwürze-Industrie, für Kälber-Aufzugsfutter und als Klebstoff.
Das Prozesswasser, das bis zu 8% der Mehlstoffe enthalten kann, muss im MARTIN-Verfahren einer anaeroben Abwasserbehandlung unterzogen werden.
Im Slurry-Verfahren ist der Anteil löslicher Stoffe so hoch, dass sich das Prozesswasser auf 20%–25% TS eindampfen lasst. Dieses Konzentrat ist ein wertvolles Flüssigfutter. Alternativ kann es an die Kleie aus der Vermahlung angetrocknet werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Stärke unter Einsatz eines pflanzlichen Rohstoffs, nämlich Mais, mit folgenden Verfahrensschritten (a) Zurverfügungstellung des Rohstoffs, (b) Versetzen des Rohstoffs mit einem Quellmittel, (c) Lagern des Rohstoffs mit dem Quellmittel in einem Behälter, wodurch der Rohstoff einem Quellvorgang ausgesetzt ist, (d) Hinzufügung einer Wirksubstanz zur Kontrolle der Milchsäureproduktion während des Quellvorgangs auf der Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure und/oder eines Gemisches davon, (e) Abziehen des Quellmittels, (f) Entfernen des gequollenen Rohstoffs, (g) Weiterverarbeitung des gequollenen Rohstoffs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Wirksubstanz zur Kontrolle der Milchsäureproduktion hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der weiteren Wirksubstanz um Schwefeldioxid oder eine schwefeldioxidhaltige Verbindung handelt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirksubstanz auf den Rohstoff, vorzugsweise während des Befüllens des Behältnisses, aufgesprüht wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quellvorgang bei einem pH-Wert im Bereich von ca. 3,0–5,5 stattfindet.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Quellvorgang bei einer Temperatur im Bereich von 35°C–65°C, vorzugsweise 40°C–60°C, stattfindet.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirksubstanz am Quellmitteleintritt in den Behälter zugegeben wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirksubstanz an Zwischenpositionen entlang des Quellprozesses zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wirksubstanz auf der Basis von Hopfen Alpha-Säure, Beta-Säure, Iso-alpha-Säure, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure oder ein Gemisch davon zugegeben wird.
Verfahren zur Herstellung von Stärke unter Einsatz eines natürlichen Getreiderohstoffs, nämlich Gerste, Roggen, Hafer oder Weizen mit folgenden Verfahrensschritten (a) Zurverfügungstellung des Rohstoffs, insbesondere in gemahlener Form, (b) Versetzen des Rohstoffs mit Wasser zur Herstellung einer Paste, (c) ggf. Ruhephase der Paste, (d) Trennen der Stärke und Gluten, (e) Weiterverarbeitung der Stärke, wobei eine Wirksubstanz auf der Basis von Hopfen und/oder Baumharz und/oder Myristinsäure oder eines Gemisches davon im Bereich der Verfahrensschritte (a)–(e) hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe als Ersatz oder Teilersatz von Schwefeldioxid oder schwefeldioxidhaltigen Verbindungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10–11, dadurch gekennzeichnet, dass als Wirksubstanz auf der Basis von Hopfen Alpha-Säure, Beta-Säure, Iso-alpha-Säure, Dihydroiso-alpha-Säure, Tetrahydroiso-alpha-Säure, Hexahydroiso-alpha-Säure oder ein Gemisch davon zugegeben wird.