DE102020121433A1 - Method for producing protein preparations from sunflower seeds and protein preparations made therefrom - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Proteinpräparaten aus Sonnenblumenkernen mit wenigstens folgenden Schritten:- Schälen von Sonnenblumenkernen auf einen Restschalenanteil von kleiner oder gleich 1,0 Mass.-% oder Bereitstellen von geschälten Sonnenblumenkernen mit einem Restschalenanteil von kleiner oder gleich 1,0 Mass.-%,- Durchführen einer mechanischen Teilentölung der geschälten Sonnenblumenkerne mittels Kaltpressen bei einer Temperatur kleiner oder gleich 90°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 60 bis 90°C, höchst bevorzugt bei einer Temperatur von in etwa 80°C, zur Herstellung eines Sonnenblumenpresskuchens mit einem Restölgehalt von kleiner oder gleich 13 Mass.-%, bevorzugt von 8 bis 12 Mass.-%, höchst bevorzugt von in etwa 11 Mass-%,- Durchführung einer wässrigen Extraktion des Sonnenblumenpresskuchens, bei der der Presskuchen, vorzugsweise bei Raumtemperatur, im Wasser suspendiert wird, wobei durch die Zugabe eines Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Zitronensäure, in der fertig hergestellten Suspension ein definierter pH-Wert eingestellt wird.The invention relates to a method for producing protein preparations from sunflower seeds with at least the following steps: shelling sunflower seeds to a residual shell content of less than or equal to 1.0% by mass or providing shelled sunflower seeds with a residual shell fraction of less than or equal to 1.0 mass %,- Carrying out a mechanical partial deoiling of the peeled sunflower seeds by means of cold pressing at a temperature of less than or equal to 90°C, preferably at a temperature of 60 to 90°C, most preferably at a temperature of about 80°C, to produce a Sunflower press cake with a residual oil content of less than or equal to 13% by mass, preferably from 8 to 12% by mass, most preferably around 11% by mass, - carrying out an aqueous extraction of the sunflower presscake, in which the presscake, preferably at room temperature , Is suspended in the water, with the addition of an acidity regulator, preferably by the Addition of citric acid, in which a defined pH value is set in the finished suspension.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Proteinpräparaten aus Sonnenblumenkernen. Ferner betrifft die Erfindung mit dem Verfahren hergestellte Proteinpräparate.The invention relates to a method for producing protein preparations from sunflower seeds. The invention also relates to protein preparations produced using the method.
Der Bedarf an hochwertigen, nach den Richtlinien der EU-Öko-Verordnung erzeugten Bio-Lebensmitteln steigt seit Jahren stark an. Bei der EU-Öko-Verordnung, auch Europäische Öko-Verordnung genannt, handelt es sich um die „Verordnung (EU) Nr. 2018/848 des Rates vom 30. Mai 2018 über die ökologische/biologische Produktion und die Kennzeichnung von ökologischen/biologischen Erzeugnissen“. Dort sind für alle Produktions- und Vermarktungsstufen die Bedingungen, unter denen landwirtschaftliche Erzeugnisse einschließlich Aquakulturen wie Lebensmittel, Futtermittel oder Saatgut unter der Bezeichnung als ökologisches oder biologisches Produkt in der EU in Verkehr gebracht oder beworben werden dürfen, geregelt.The demand for high-quality organic food produced according to the guidelines of the EU organic regulation has been increasing for years. The EU Organic Regulation, also known as the European Organic Regulation, is the "Regulation (EU) No. 2018/848 of the Council of May 30, 2018 on organic production and the labeling of organic products products". There, the conditions under which agricultural products, including aquaculture such as food, animal feed or seed, may be placed on the market or advertised as organic or organic products in the EU are regulated for all production and marketing stages.
Ein stetiges Wachstum in der Bio-Lebensmittelbranche verzeichnen dabei vor allem diejenigen Lebensmittel, die den „health claim“ Protein als Zusatz tragen. Dies reicht von Milchprodukten über spezielle Riegel bis hin zu Eiweiß-Broten. Mit Protein, umgangssprachlich oftmals auch als Eiweiß bezeichnet, ausgelobte Lebensmittel zählen demnach zu den sogenannten „Fast-Moving-Consumer-Goods (FMCG)“.Constant growth in the organic food industry is particularly evident in those foods that carry the "health claim" protein as an additive. This ranges from dairy products to special bars to protein breads. Foods advertised with protein, often also referred to colloquially as protein, are classified as so-called “fast moving consumer goods (FMCG)”.
Pflanzliche Proteine gewinnen zudem auch in Folge der Ressourcenverknappung eine immer größere Bedeutung für die menschliche Ernährung. Auch durch den generellen Trend hin zu vegetarischen und veganen Lebensmitteln wird die Nachfrage nach aus Pflanzen gewonnenen Proteinen weiter steigen.Vegetable proteins are also becoming increasingly important for human nutrition as a result of the scarcity of resources. The demand for plant-derived proteins will also continue to rise due to the general trend towards vegetarian and vegan foods.
Sonnenblumenprotein kann dazu einen wertvollen Beitrag leisten. Es ist ebenso wie das als Hauptproteinquelle dienende Soja (von dem es eine Reihe von gentechnisch modifizierten Sorten gibt) glutenfrei, im Gegensatz zu Soja aber allergenfrei und kann somit ohne gesundheitsbezogene Einschränkungen eingesetzt werden. Sonnenblumen sind zudem mittlerweile eine in Europa heimische Pflanze und werden großflächig angebaut. Proteine aus der Sonnenblume sind aber nicht nur wegen ihrer ernährungsphysiologischen und technologischen Eigenschaften (unter anderem Wasserbindung und Emulgatorwirkung), sondern auch aufgrund ihrer Sensorik interessant.Sunflower protein can make a valuable contribution to this. Like soya, which is the main source of protein (of which there are a number of genetically modified varieties), it is gluten-free, but unlike soya it is allergen-free and can therefore be used without any health-related restrictions. Sunflowers are also now a plant native to Europe and are cultivated on a large scale. However, proteins from the sunflower are not only interesting because of their nutritional and technological properties (including water binding and emulsifying effect), but also because of their sensory properties.
Die Gewinnung von Sonnenblumenprotein aus dem Sonnenblumenpresskuchen erfolgt in der Regel durch eine Proteinextraktion aus dem Sonnenblumenpresskuchen, wobei zur Extraktion Lösungsmittel, wie zum Beispiel Salzsäure, Natronlauge oder Isopropanol, oder überkritische Gase eingesetzt werden (siehe zum Beispiel
Weitere Gründe, warum der Sonnenblumenpresskuchen bisher nur eingeschränkt für die Herstellung von Bio-Lebensmitteln verwendet wird, liegen zum einen in dem hohen Polyphenolgehalt, welcher bei einer Extraktion unter alkalischen Bedingungen zu einer dunklen Farbe des Isolats oder des Konzentrats führt. Zum anderen auch am intensiven Geschmack des Sonnenblumenproteins.Other reasons why the sunflower press cake has so far only been used to a limited extent for the production of organic food are the high polyphenol content, which leads to a dark color of the isolate or concentrate when extracted under alkaline conditions. On the other hand, also because of the intensive taste of the sunflower protein.
Da Sonnenblumenproteine jedoch nach wie vor ein hohes Marktpotential haben, besteht weiterhin ein großes Bedürfnis, nach der Herstellung von Proteinpräparaten aus Sonnenblumenkernen.However, since sunflower proteins still have a high market potential, there is still a great need for the production of protein preparations from sunflower seeds.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Proteinpräparaten aus Sonnenblumenkernen vorzuschlagen, mittels dem proteinreiche, sensorisch hochwertige Produkte hergestellt werden können, die insbesondere der EG-Öko-Verordnung entsprechen.It is therefore the object of the present invention to propose a method for producing protein preparations from sunflower seeds, by means of which high-protein, high-quality sensory products can be produced which, in particular, comply with the EC Organic Regulation.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.This object is solved with the features of the independent patent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the subclaims which refer back thereto.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Proteinpräparaten aus Sonnenblumenkernen mit wenigstens folgenden Schritten vorgeschlagen:
- - Schälen von Sonnenblumenkernen auf einen Restschalenanteil von kleiner oder gleich 1,0 Mass-% oder Bereitstellen von geschälten Sonnenblumenkernen mit einem Restschalenanteil von kleiner oder gleich 1,0 Mass-%,
- - Durchführung einer mechanischen Teilentölung der geschälten Sonnenblumenkerne mittels Kaltpressen bei einer Temperatur kleiner oder gleich 90°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 60 bis 90°C, höchst bevorzugt bei einer Temperatur von in etwa 80°C, zur Herstellung eines Sonnenblumenpresskuchens mit einem Restölgehalt von kleiner oder gleich 13 Mass-%, bevorzugt von 8 bis 12 Mass-%, höchst bevorzugt von in etwa 11 Mass-%,
- - Durchführung einer wässrigen Extraktion des Sonnenblumenpresskuchens, bei der der Presskuchen im Wasser, vorzugsweise bei Raumtemperatur, suspendiert wird, wobei durch die Zugabe eines Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Zitronensäure, in der fertig hergestellten Suspension ein definierter pH-Wert eingestellt wird.
- - Hulling of sunflower seeds to a residual hull percentage of less than or equal to 1.0% by mass or providing hulled sunflower seeds with a residual hull percentage of less than or equal to 1.0% by mass,
- - Carrying out a mechanical partial deoiling of the peeled sunflower seeds by means of cold pressing at a temperature of less than or equal to 90°C, preferably at a temperature of 60 to 90°C, most preferably at a temperature of around 80°C, to produce a sunflower pressku chens with a residual oil content of less than or equal to 13% by mass, preferably from 8 to 12% by mass, most preferably from about 11% by mass,
- - Carrying out an aqueous extraction of the sunflower press cake, in which the press cake is suspended in water, preferably at room temperature, a defined pH value being set in the finished suspension by adding an acidity regulator, preferably by adding citric acid.
Die Angabe Mass-% (= Massenprozent bzw. Massenanteil) bezieht sich vorstehend und nachstehend grundsätzlich auf absolute Werte, also auf das jeweils betrachtete Produkt oder Zwischenprodukt inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht auf die Trockenmasse, es sei denn, dass dies explizit anders angegeben ist. Das heißt mit anderen Worten, dass hierbei der Wert in Bezug auf alle Inhaltsstoffe, das heißt auch dem Wasser, absolut ist. Dieser Wert wird zum Beispiel in g/100g angegeben.The percentage by mass (= percentage by mass or mass fraction) above and below always refers to absolute values, i.e. to the product or intermediate product under consideration including the mass of the water contained therein and therefore not to the dry mass, unless this explicitly stated otherwise. In other words, this means that the value in relation to all ingredients, including the water, is absolute. This value is given in g/100g, for example.
Mit einer derartigen Verfahrensführung, bei der Sonnenblumenkerne mit einem sehr geringen Restschalenanteil eingesetzt bzw. verwendet werden, wird in Verbindung mit der besonders schonenden mechanischen Kaltpressung nicht nur ein sensorisch hochwertiges Sonnenblumenöl erhalten, das der EG-Öko-Verordnung entspricht, sondern zugleich auch ein besonders proteinreicher, teilentölter Sonnenblumenpresskuchen, der sich hervorragend für die Herstellung von sensorisch hochwertigen, ebenfalls der EG-Öko-Verordnung entsprechenden Sonnenblumenproteinpräparaten eignet. Letzteres wird primär durch eine besonders schonende wässrige Extraktion des Sonnenblumenpresskuchens erreicht, bei der keine Lösungsmittelrückstände im Produkt verbleiben können und bei der lediglich der Presskuchen im Wasser suspendiert wird. Zudem tritt bei der wässrigen Extraktion nur ein geringer Proteinverlust ein und die Bildung von unlöslichen Verbindungen zwischen Proteinen und Chlorogensäure während der weiteren Aufarbeitung wird vermieden. Durch die Zugabe eines Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Zitronensäure, wird dabei in der fertig hergestellten Suspension ein definierter pH-Wert eingestellt. Die definierte Einstellung des pH-Wertes stellt dabei sicher, dass die Proteine nicht ausfallen und nur in geringem Umfang bzw. nicht in nennenswerter Weise in Lösung gehen können. Zudem besteht mit einer derartigen Verfahrensführung die grundsätzliche Möglichkeit auf einfache und wirtschaftliche Weise ein polyphenolarmes und damit sensorisch hochwertiges Sonnenblumenproteinprodukt herzustellen.With such a process, in which sunflower seeds with a very low residual shell content are used, in connection with the particularly gentle mechanical cold pressing, not only is a sensory high-quality sunflower oil obtained that complies with the EC Organic Regulation, but at the same time a special one Protein-rich, partially de-oiled sunflower press cake, which is ideal for the production of high-quality sunflower protein preparations that also comply with the EC Organic Regulation. The latter is primarily achieved through a particularly gentle aqueous extraction of the sunflower press cake, in which no solvent residues can remain in the product and in which only the press cake is suspended in the water. In addition, only a small loss of protein occurs during aqueous extraction and the formation of insoluble compounds between proteins and chlorogenic acid during further processing is avoided. By adding an acidity regulator, preferably by adding citric acid, a defined pH value is set in the finished suspension. The defined setting of the pH value ensures that the proteins do not precipitate and can only go into solution to a small extent or not to any significant degree. In addition, with such a process, there is the basic possibility of producing a sunflower protein product that is low in polyphenols and therefore has a high sensory value in a simple and economical manner.
Durch die Waschung im Rahmen der wässrigen Extraktion wird, insbesondere durch das Auswaschen der im Wasser löslichen Kohlenhydrate und Ballaststoffe, zudem der Anteil an Proteinen erhöht, zum Beispiel von 45 Mass% auf 60 Mass-% um nur ein Beispiel für die erreichbare Größenordnung anzugeben, weiter auch der Geschmack bzw. Geruch nach Sonnenblumen reduziert und schließlich auch eine hellere Produktfärbung erhalten. All dies trägt dazu bei, dass das Produkt variabler weiter verarbeitbar ist. Hier, wie auch nachstehend, wird als Wasser vorzugsweise herkömmliches Wasser verwendet.The washing in the course of the aqueous extraction, in particular by washing out the carbohydrates and dietary fibers soluble in the water, also increases the proportion of proteins, for example from 45% by mass to 60% by mass, to give just one example of the achievable magnitude, Furthermore, the taste or smell of sunflowers is also reduced and finally a lighter product coloration is obtained. All of this contributes to the fact that the product can be further processed more variably. Here, as also below, conventional water is preferably used as the water.
Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, ist es für eine hochwertige mikrobiologische bzw. keimabtötende Wirkung außerdem besonders vorteilhaft, wenn bei der mechanischen Teilentölung die Temperatur des Sonnenblumenpresskuchens für eine bestimmte Zeit im Temperaturbereich von 60 bis 90°C gehalten wird, insbesondere für eine Zeit von in etwa 3 bis 5 Sekunden, vorzugsweise für in etwa 4 Sekunden, bei in etwa 80°C gehalten wird.As the experiments carried out by the inventors have shown, it is also particularly advantageous for a high-quality microbiological or germ-killing effect if the temperature of the sunflower press cake is kept in the temperature range of 60 to 90° C. for a certain period of time during the mechanical partial de-oiling, in particular for a period of at about 80°C for about 3 to 5 seconds, preferably for about 4 seconds.
Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, eignet sich insbesondere Zitronensäure als Säureregulator, um den pH-Wert einzustellen. Die Zitronensäure ist sensorisch vorteilhaft und zudem auch preiswert. Die Zitronensäure hat weiter den Vorteil, dass sie gemäß EG-Öko-Verordnung als Zusatzstoff zugelassen ist. Des Weiteren haben die erfinderseitigen Versuche gezeigt, dass man bereits mit niedrigen Konzentrationen eine relativ große pH-Wert Änderung erreichen kann.As the experiments carried out by the inventors have also shown, citric acid in particular is suitable as an acidity regulator for adjusting the pH. The citric acid is sensory advantageous and also inexpensive. The citric acid also has the advantage that it is approved as an additive according to the EC Organic Regulation. Furthermore, the experiments carried out by the inventors have shown that a relatively large pH change can be achieved even with low concentrations.
Die Schälung der Sonnenblumenkerne erfolgt zum Beispiel in einem Fliehkraftschäler, wobei der Restschalengehalt in üblicher Weise zum Beispiel durch Sortieren, Auszählen und/oder Wiegen bestimmt wird.The sunflower seeds are peeled, for example, in a centrifugal peeler, with the residual peel content being determined in the usual way, for example by sorting, counting and/or weighing.
Der Restölgehalt wird bevorzugt mit der Methode nach Weibull-Stoldt/Weibull-Berntrop bestimmt.The residual oil content is preferably determined using the Weibull-Stoldt/Weibull-Berntrop method.
Gemäß einer besonders bevorzugten ersten Verfahrensführungsvariante wird durch die Zugabe des Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Zitronensäure, in der fertig hergestellten Suspension ein pH- Wert von 4 bis 7, bevorzugt von 6,1 bis 6,5, höchst bevorzugt von in etwa 6,3, eingestellt wird. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, wird mittels eines derartigen pH-Wertes zuverlässig sichergestellt, dass die Proteine nicht ausfallen und nur in geringem Umfang bzw. nicht in nennenswerter Menge in Lösung gehen können. Zudem bewirkt diese Verfahrensführung, dass nur eine Proteinfraktion vorhanden ist und dementsprechend ein konzentriertes Sonnenblumenproteinpräparat erhalten wird.According to a particularly preferred first variant of the process, the addition of the acidity regulator, preferably the addition of citric acid, results in a pH of 4 to 7, preferably 6.1 to 6.5, most preferably around 6 ,3, is set. As the experiments carried out by the inventor have shown, such a pH value reliably ensures that the proteins do not precipitate and only to a small extent or not in a significant amount solution can go. In addition, this procedure has the effect that only one protein fraction is present and accordingly a concentrated sunflower protein preparation is obtained.
Gemäß einer besonders bevorzugten konkreten Verfahrensführung hierzu wird im Rahmen der wässrigen Extraktion des Sonnenblumenpresskuchens zunächst der pH-Wert im Wasser durch die Zugabe des Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Zitronensäure, auf 4,9 bis 5,3, vorzugsweise auf in etwa 5,1, eingestellt. Anschließend wird wenigstens ein Teil des Sonnenblumenpresskuchens dergestalt im Wasser suspendiert, dass der pH-Wert der wässrigen Suspension 6,1 bis 6,5, vorzugsweise in etwa 6,3, beträgt.According to a particularly preferred specific method for this purpose, as part of the aqueous extraction of the sunflower press cake, the pH value in the water is first reduced to 4.9 to 5.3, preferably to around 5, by adding the acidity regulator, preferably by adding citric acid. 1, discontinued. At least part of the sunflower press cake is then suspended in the water in such a way that the pH of the aqueous suspension is from 6.1 to 6.5, preferably around 6.3.
Besonders vorteilhaft für die Herstellung der wässrigen Suspension hat sich eine Verfahrensführung erwiesen, bei der 0,5 bis 1,5 Teile des Sonnenblumenpresskuchens, vorzugsweise 1 Teil des Sonnenblumenpresskuchens, in 8,5 bis 9,5 Teilen Wasser, vorzugsweise in 9 Teilen Wasser, suspendiert wird bzw. werden. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, ist ein derartiges Mischungsverhältnis ausreichend um einen Großteil der Polyphenole aus der Feststoffphase zu entfernen und auch wirtschaftlich, um nicht zu viel Volumen zu haben.A procedure in which 0.5 to 1.5 parts of the sunflower press cake, preferably 1 part of the sunflower press cake, is dissolved in 8.5 to 9.5 parts of water, preferably in 9 parts of water, has proven particularly advantageous for the production of the aqueous suspension. is or will be suspended. As the experiments carried out by the inventors have shown, such a mixing ratio is sufficient to remove a large part of the polyphenols from the solid phase and is also economical in order not to have too much volume.
Die wässrige Suspension wird vorzugsweise mittels einer Trenneinrichtung, vorzugsweise mittels eines Dekanters oder einer Filterzentrifuge, in eine Feststoffphase, vorzugsweise in eine polyphenolarme Feststoffphase, und in eine Flüssigphase, vorzugsweise in eine polyphenolreiche Flüssigphase, aufgetrennt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Restwassergehalt der Feststoffphase unter 75% beträgt, bevorzugt der Restwassergehalt der Feststoffphase in etwa 68 bis 72% beträgt. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, hat das Produkt hier dann eine Konsistenz (zum Beispiel eine leicht „krümelige“ Konsistenz), die direkt in einem Wirbelschicht- oder Flash-Trockner getrocknet werden kann. Außerdem hat sich gezeigt, dass mit einem derartigen Produkt die direkte Weiterverarbeitung zu einem Nassextrudat sehr gut möglich ist.The aqueous suspension is preferably separated by means of a separating device, preferably by means of a decanter or a filter centrifuge, into a solid phase, preferably a low-polyphenol solid phase, and a liquid phase, preferably a polyphenol-rich liquid phase. It is preferably provided that the residual water content of the solid phase is below 75%, preferably the residual water content of the solid phase is approximately 68 to 72%. As the experiments carried out by the inventors have shown, the product then has a consistency (for example a slightly “crumbly” consistency) that can be dried directly in a fluidized bed or flash dryer. In addition, it has been shown that with such a product, direct further processing into a wet extrudate is very well possible.
Die Feststoffphase weist hier bevorzugt einen geringeren Polyphenolanteil, insbesondere einen deutlich geringeren Polyphenolanteil, auf als die Flüssigphase, zum Beispiel dergestalt, dass sich lediglich noch ca. 20 bis 30% der Polyphenole des Ausgangswertes in der Feststoffphase befinden, während sich in der Flüssigphase dann entsprechend ca. 70 bis 80% der Polyphenole des Ausgangswertes befinden. Der Ausgangswert ist hier zum Beispiel definiert als der Polyphenolanteil im Sonnenblumenpresskuchen unmittelbar vor der Zugabe von Wasser zur Herstellung der wässrigen Suspension. Konkret weist die Flüssigphase einen Polyphenolanteil von 4,3 bis 4,8 g/l (Gramm pro Liter), bevorzugt von in etwa 4,5 g/l, auf, wobei der Polyphenolanteil hier definiert ist als der Chlorogensäureanteil in der Flüssigphase. Chlorogensäure ist das am häufigsten vorkommende Polyphenol in Sonnenblumenkernen. Deshalb wurde nur der Gehalt an Chlorogensäure bestimmt, um den Polyphenolanteil zu ermitteln. Der Polyphenolanteil in der Flüssigphase wird hierbei zum Beispiel spektralphotometrisch mittels Zugabe von DSMO (Dimethylsulfoxid) bestimmt. Wird nämlich eine chlorogensäurehaltige Probe mit einer Salzlösung (Natriumcarbonat in Natronlauge) versetzt, färbt sich die Probe leuchtend gelb. Dabei korreliert die Intensität der Färbung mit der Chlorogensäurekonzentration der Probe. Die Färbung der Probe ermöglicht eine photometrische Messung bei 413 nm. Dadurch kann die Chlorogensäurekonzentration der Probe über eine Kalibriergerade, welche durch Proben mit bekannter Chlorogensäurekonzentration erstellt wurde, bestimmt werden.The solid phase preferably has a lower proportion of polyphenols, in particular a significantly lower proportion of polyphenols, than the liquid phase, for example such that only about 20 to 30% of the polyphenols of the initial value are still in the solid phase, while the liquid phase then contains a corresponding amount approx. 70 to 80% of the polyphenols of the initial value are located. The baseline is defined here, for example, as the proportion of polyphenols in the sunflower press cake just prior to the addition of water to make the aqueous suspension. Specifically, the liquid phase has a polyphenol content of 4.3 to 4.8 g/l (grams per liter), preferably about 4.5 g/l, the polyphenol content being defined herein as the chlorogenic acid content in the liquid phase. Chlorogenic acid is the most abundant polyphenol in sunflower seeds. Therefore, only the chlorogenic acid content was determined in order to determine the polyphenol content. The proportion of polyphenols in the liquid phase is determined, for example, spectrophotometrically by adding DSMO (dimethyl sulfoxide). If a saline solution (sodium carbonate in caustic soda) is added to a sample containing chlorogenic acid, the sample turns bright yellow. The intensity of the color correlates with the concentration of chlorogenic acid in the sample. The coloring of the sample enables a photometric measurement at 413 nm. This allows the chlorogenic acid concentration of the sample to be determined using a calibration line, which was created using samples with a known chlorogenic acid concentration.
Die polyphenolarme und proteinreiche Feststoffphase kann dann bereits als hochwertiges Sonnenblumenproteinprodukt angesehen werden, das beispielsweise wenigstens zum Teil noch mittels eines Trockners, beispielsweise mittels eines Walzentrockners oder mittels eines Wirbelschichttrockners oder mittels eines Flashtrockners, auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet wird, um ein hochwertiges verkaufsfähiges Produkt zu erhalten. Je nach Korngröße kann sich hier gegebenenfalls auch noch eine Vermahlung anschließen, zum Beispiel dergestalt, dass mindestens 85% der Partikel eine Partikelgröße von kleiner 180 µm aufweisen. Die Siebung kann zum Beispiel durch Luftstrahlsiebung erfolgen. The low-polyphenol and protein-rich solid phase can then already be regarded as a high-quality sunflower protein product which, for example, is at least partially dried to a residual moisture content of less than 8% by means of a dryer, for example by means of a drum dryer or by means of a fluidized-bed dryer or by means of a flash dryer, in order to obtain a high-quality obtain a salable product. Depending on the grain size, this can also be followed by grinding, for example in such a way that at least 85% of the particles have a particle size of less than 180 μm. The screening can be done, for example, by air jet screening.
Dieses Produkt bzw. Proteinpräparat weist bevorzugt einen Proteingehalt von größer oder gleich 50g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse) und/oder einen Polyphenolgehalt von kleiner 1,0g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), jeweils bezogen auf 100g, auf, insbesondere weist dieses Produkt bzw. Proteinpräparat folgende, im weiteren Verlauf auch „Heliaflor N PR“ genannte, Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Der Sonnenblumenpresskuchen selbst weist nach der Durchführung der mechanischen Teilentölung zum Beispiel einen Proteingehalt von größer 41g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), bezogen auf 100g, auf und bildet somit ebenfalls bereits ein Produkt bzw. Proteinpräparat aus. Insbesondere weist dieses Produkt bzw. Proteinpräparat folgende, im weiteren Verlauf auch „SBPK 45, bio“ genannte, Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Teil dieser proteinreichen, polyphenolarmen Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion durch direkte Extrusion zu einem Nassextrudat weiterverarbeitet werden, das eine faserige, fleischartige Struktur aufweist und damit auch als pflanzlicher, veganer und/oder allergenfreier „Fleischersatz“ Verwendung finden kann. Dadurch, dass die Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion noch einen sehr hohen Restwassergehalt aufweist, kann die direkte Extrusion vorteilhafter Weise ohne die zusätzliche Zudosierung von weiterem Wasser wirtschaftlich durchgeführt werden. Beispielsweise werden hier die für die Nassextrusion vorgesehenen Feststoffphasen im Extruder bei Temperaturen von 120 bis 155°C thermisch modifiziert und mittels einer Doppelschnecke durch eine nachgeschaltete, gekühlte Düse gepresst, wodurch die fleischähnliche Textur entsteht.Alternatively or additionally, at least part of this protein-rich, polyphenol-poor solid phase from the aqueous extraction can be further processed by direct extrusion into a wet extrudate that has a fibrous, meat-like structure and can therefore also be used as a plant-based, vegan and/or allergen-free "meat substitute". Due to the fact that the solid phase from the aqueous extraction still has a very high residual water content, direct extrusion can advantageously be done without the additional dosing of further water can be carried out economically. For example, the solid phases intended for wet extrusion are thermally modified in the extruder at temperatures of 120 to 155°C and pressed through a downstream, cooled nozzle by means of a twin screw, which creates the meat-like texture.
Ein derartig hergestelltes, im weiteren Verlauf auch „Fleischersatz Vegan“ genanntes, Nassextrudat weist zum Beispiel einen Proteingehalt von 20g bis 30g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), bezogen auf 100g, auf. Insbesondere weist ein derartiges Nassextrudat folgende Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Teil der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion auch in Wasser resuspendiert werden, insbesondere zur Herstellung eines Proteinkonzentrats. Dabei wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung durch die Zugabe eines Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Natriumcarbonat, in der fertig hergestellten Suspension ein definierter pH-Wert eingestellt. Ziel dieser Verfahrensführung ist es, ein besonders polyphenolarmes bzw. gegebenenfalls sogar polyphenolfreies Sonnenblumenproteinprodukt (Proteinkonzentrat) zu erhalten.Alternatively or additionally, at least part of the solid phase from the aqueous extraction can also be resuspended in water, in particular to produce a protein concentrate. According to a particularly preferred embodiment, a defined pH value is set in the finished suspension by adding an acidity regulator, preferably by adding sodium carbonate. The aim of this method is to obtain a sunflower protein product (protein concentrate) that is particularly low in polyphenols or even free of polyphenols.
Konkret können hierbei gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung zur Herstellung der Suspension 0,5 bis 1,5 Teile Feststoffphase, vorzugsweise ein Teil Feststoffphase, in 3,5 bis 4,5 Teilen Wasser, vorzugsweise in 4 Teilen Wasser, suspendiert werden. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, wird mit einem derartigen Mischungsverhältnis eine optimale Proteinlöslichkeit bei gleichzeitig guter Wirtschaftlichkeit erreicht. Denn je niedriger das Volumen ist, desto niedriger sind die Prozesskosten.Specifically, according to a particularly preferred process for preparing the suspension, 0.5 to 1.5 parts of solid phase, preferably one part of solid phase, can be suspended in 3.5 to 4.5 parts of water, preferably in 4 parts of water. As the experiments carried out by the inventors have shown, optimum protein solubility is achieved with a mixing ratio of this type while at the same time being economical. Because the lower the volume, the lower the process costs.
Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, ist hierbei eine Verfahrensführung von Vorteil, bei der durch die Zugabe des Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Natriumcarbonat, in der fertig hergestellten Suspension ein pH-Wert von 7,8 bis 8,2, vorzugsweise ein pH-Wert von in etwa 8,0, eingestellt wird und die Suspension anschließend einer Proteinextraktion zugeführt wird. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, eignet sich bei diesem Verfahrensschritt insbesondere Natriumcarbonat als Säureregulator, um den pH-Wert einzustellen. Natriumcarbonat hat den Vorteil, dass es gemäß EG-Öko-Verordnung als Zusatzstoff zugelassen ist und die erfinderseitigen Versuche haben gezeigt, dass man bereits mit niedrigen Konzentrationen eine relativ große pH-Wert Änderung erreichen kann.As the experiments on the part of the inventors have further shown, a procedure is advantageous in which the addition of the acidity regulator, preferably by the addition of sodium carbonate, in the finished suspension has a pH of 7.8 to 8.2, preferably one pH value of about 8.0, and the suspension is then fed to a protein extraction. As the experiments carried out by the inventors have shown, sodium carbonate in particular is suitable as an acid regulator in this process step in order to adjust the pH. Sodium carbonate has the advantage that it is permitted as an additive in accordance with the EC Organic Regulations, and the experiments carried out by the inventors have shown that a relatively large change in the pH value can be achieved even with low concentrations.
Die Suspension kann dann zur Proteinextraktion, vorzugsweise in einem beheiz- und kühlbaren Rührkessel, bei 70 bis 90°C, vorzugsweise bei im Wesentlichen 80°C, für eine Zeit von 15 bis 25 Min., vorzugsweise für 20 Min., erhitzt werden. Anschließend kann die Suspension dann weiter mittels einer Trenneinrichtung, vorzugsweise mittels eines Dekanters, in eine Konzentrat-Feststoffphase, vorzugsweise in eine proteinarme Konzentrat-Feststoffphase, und in eine Konzentrat-Flüssigphase, vorzugsweise in eine proteinreiche Konzentrat-Flüssigphase, aufgetrennt werden. Die Konzentrat-Flüssigphase hat dabei bevorzugt einen Proteinanteil von 70 bis 80%, vorzugsweise von in etwa 75%, bezogen auf die Trockenmasse bzw. Trockensubstanz, und/oder die Konzentrat-Feststoffphase einen Proteinanteil von 45 bis 50%, vorzugsweise von in etwa 47%, bezogen auf die Trockenmasse bzw. Trockensubstanz. Mit den vorstehend angegebenen Parametern (Temperatur, Zeiten) für die Proteinextraktion wird eine schonende Behandlung der Suspension sichergestellt.The suspension can then be heated for protein extraction, preferably in a stirred tank that can be heated and cooled, at 70 to 90° C., preferably at essentially 80° C., for a period of 15 to 25 minutes, preferably for 20 minutes. The suspension can then be separated further by means of a separating device, preferably by means of a decanter, into a concentrate solid phase, preferably a protein-poor concentrate solid phase, and a concentrate liquid phase, preferably a protein-rich concentrate liquid phase. The concentrate liquid phase preferably has a protein content of 70 to 80%, preferably about 75%, based on the dry matter or dry matter, and / or the concentrate solid phase has a protein content of 45 to 50%, preferably about 47% %, related to the dry matter or dry substance. With the parameters given above (temperature, times) for the protein extraction, gentle treatment of the suspension is ensured.
Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Konzentrat-Flüssigphase zur Einstellung eines definierten pH-Wertes ein Säureregulator, vorzugsweise Zitronensäure als Säureregulator, zugegeben wird. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass der pH-Wert auf 6,1 bis 6,7, vorzugsweise auf in etwa 6,5, eingestellt wird. Dadurch wird eine Proteindenaturierung vermieden und eine sehr gute Vorbereitung für einen enzymatischen Prozess geschaffen.As the experiments carried out by the inventors have also shown, it is particularly advantageous if an acidity regulator, preferably citric acid as an acidity regulator, is added to the concentrate liquid phase in order to set a defined pH value. It is preferably provided here that the pH is adjusted to 6.1 to 6.7, preferably to approximately 6.5. This avoids protein denaturation and creates a very good preparation for an enzymatic process.
Wenigstens ein Teil der bezüglich des pH-Wertes eingestellten Konzentrat-Flüssigphase wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung mittels eines Trockners, vorzugsweise mittels eines Sprühtrockners, auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet, wodurch dann ein besonders proteinreiches und polyphenolarmes Sonnenblumenproteinprodukt bzw. Sonnenblumenprotein-Konzentrat erhalten wird. Dieses Konzentrat bildet ein Proteinpräparat, das zum Beispiel einen Proteingehalt von 75g bis 85g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse) und/oder einen Polyphenolgehalt von kleiner 1,0g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), jeweils bezogen auf 100g, aufweist. Besonders bevorzugt weist dieses Proteinpräparat folgende, im weiteren Verlauf auch „Heliaflor 80 PF“ genannte, Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung wird wenigstens ein Teil der Konzentrat-Flüssigphase, insbesondere zum Abbau von Chlorogensäure, einer Enzymbehandlung unterzogen, bei der der Konzentrat-Flüssigphase ein Chlorogensäure spaltendes Enzym, vorzugsweis eine Esterase, zugegeben wird. Der Abbau der Chlorogensäure bewirkt, dass es zu keiner unerwünschten Verfärbung, insbesondere zu keiner unerwünschten braun-grünen Verfärbung, der gewonnenen Proteinpräparate kommen kann.According to a further particularly preferred method, at least part of the concentrate liquid phase is subjected to an enzyme treatment, in particular to break down chlorogenic acid, in which a chlorogenic acid-splitting enzyme, preferably an esterase, is added to the concentrate liquid phase. The degradation of the chlorogenic acid means that no undesired discoloration, in particular no undesired brown-green discoloration, of the protein preparations obtained can occur.
Gemäß einer konkreten Verfahrensführung wird die enzymatisch behandelte Konzentrat-Flüssigphase anschließend, vorzugsweise durch Verdampfung, zum Beispiel in einem Vakuumverdampfer, aufkonzentriert, vorzugsweise auf ein Trockensubstanzgehalt von größer 50%, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Proteinanteil in der Konzentrat-Flüssigphase zwischen 70 bis 80 Mass%, vorzugsweise in etwa 75 Mass-%, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz, beträgt. Die Proteinbestimmung erfolgt hier, wie im Übrigen generell im Rahmen der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel mittels der Kjeldahl-Methode. Die aufkonzentrierte Konzentrat-Flüssigphase wurde bevorzugt vor der Proteingehaltbestimmung noch mittels eines Trockners, vorzugsweise mittels eines Sprühtrockners, auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet. Mit einer derartigen Verfahrensführung kann dann insgesamt ein nahezu polyphenolfreies Sonnenblumenproteinprodukt auf der Basis der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion erhalten werden.According to a specific method, the enzymatically treated concentrate liquid phase is then concentrated, preferably by evaporation, for example in a vacuum evaporator, preferably to a dry matter content of more than 50%, with it being preferably provided that the protein content in the concentrate liquid phase is between 70 to 80% by mass, preferably about 75% by mass, in each case based on the dry substance. The protein is determined here, as generally in the context of the present invention, for example by means of the Kjeldahl method. The concentrated concentrate liquid phase was preferably dried to a residual moisture content of less than 8% by means of a dryer, preferably by means of a spray dryer, before the protein content determination. With such a procedure, an almost polyphenol-free sunflower protein product based on the solid phase from the aqueous extraction can then be obtained overall.
Die aufkonzentrierte und getrocknete Konzentrat-Feststoffphase weist bevorzugt einen Proteingehalt von 75g bis 85g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse) und/oder einen Polyphenolgehalt von kleiner 0,1g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), jeweils bezogen auf 100g, auf. Insbesondere weist die aufkonzentrierte und getrocknete Konzentrat-Feststoffphase folgende, im weiteren Verlauf auch „Heliaflor 80 PF“ genannte, Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Optional können die Proteine aus der aufkonzentrierten Konzentrat-Flüssigphase auch ausgefällt werden, vorzugsweise durch Zugabe von Zitronensäure auf einen pH-Wert unter 3,8. Die Senkung des pH-Wertes ist vorteilhaft, um die Proteine am isoelektrischen Punkt auszufällen. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die ausgefällten Proteine mittels einer Trenneinrichtung, vorzugsweise mit einer Zentrifuge, abgetrennt werden, wobei der Proteinanteil, bezogen auf die Trockenmasse bzw. Trockensubstanz, in dem Niederschlag nach der Ausfällung der Flüssigphase 80 bis 90%, höchst bevorzugt in etwa 85% bezogen auf Trockensubstanz, beträgt. Durch das Ausfällen wird der Proteinanteil weiter erhöht. Die Proteinbestimmung erfolgt auch hier zum Beispiel mittels der Kjeldahl-Methode. Das Isolat, welches aus der aufkonzentrierten und ausgefällten Konzentrat-Flüssiaphase erhalten wird. wurde noch mittels eines Trockners, vorzugsweise mittels eines Sprühtrockners, auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet. Vor dem Trocknen, das vorzugsweise ein Sprühtrocknen ist, wird der Niederschlag bevorzugt noch durch Erhöhung des pH-Wertes auf zum Beispiel 6,5 in Lösung gebracht. Mit einer derartigen Verfahrensführung kann dann insgesamt ein nahezu polyphenolfreies Sonnenblumenproteinprodukt auf der Basis der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion erhalten werden. Dies ist besonders vorteilhaft für eine nachhaltige Verwertung aller wertvollen Inhaltsstoffe von Sonnenblumenkernen. Das Isolat, welches aus der aufkonzentrierten, ausgefällten und getrockneten Konzentrat-Feststoffphase erhalten wird, weist bevorzugt einen Proteingehalt von größer 85g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse) und/oder einen Polyphenolgehalt von kleiner 0,1g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), jeweils bezogen auf 100g, auf. Insbesondere weist die aufkonzentrierte, ausgefällte und getrocknete Konzentrat-Feststoffphase folgende, im weiteren Verlauf auch „Heliaflor 90 PF“ genannte, Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Alternativ oder zusätzlich zu den eben aufgezeigten Verfahrensführungen kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensführung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion einer enzymatischen Behandlung unterworfen wird:
- Hierzu wird wenigstens ein Teil der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion in Wasser resuspendiert, wobei es gegebenenfalls nochmals erforderlich sein kann, durch die Zugabe eines Säureregulators, vorzugsweise durch die Zugabe von Natriumcarbonat, in der fertig hergestellten Suspension einen definierten pH-Wert einzustellen. Dementsprechend ist vorgesehen, dass für den Fall, dass der pH-Wert in der fertig hergestellten Suspension nicht einem vorgegebenen pH-Wert im Bereich von 6,2 bis 6,8, vorzugsweise nicht einem vorgegebenen pH-Wert von in etwa 6,5, entspricht, ein Säureregulator, vorzugsweise Natriumcarbonat, in die fertig hergestellte Suspension zugegeben und der vorgegebene pH-Wert eingestellt sowie die Suspension anschließend einer Enzymbehandlung zugeführt wird. Alternativ ist vorgesehen, dass für den Fall, dass der pH-Wert in der fertig hergestellten Suspension einem vorgegebenen pH-Wert im Bereich von 6,2 bis 6,8, vorzugsweise einem vorgegebenen pH-Wert von in etwa 6,5, entspricht, keine weitere Zugabe eines Säureregulators vorgenommen wird und die Suspension einer Enzymbehandlung zugeführt wird. Die Einstellung des pH-Wertes ist insbesondere für einen nachfolgenden Enzymprozess wichtig. Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, eignet sich bei diesem Verfahrensschritt insbesondere Natriumcarbonat als Säureregulator, um den pH-Wert einzustellen. Natriumcarbonat hat den Vorteil, dass es gemäß EG-Öko-Verordnung als Zusatzstoff zugelassen ist und die erfinderseitigen Versuche haben weiter gezeigt, dass man bereits mit niedrigen Konzentrationen eine relativ große pH-Wert Änderung erreichen kann.
- For this purpose, at least part of the solid phase from the aqueous extraction is resuspended in water, it possibly being necessary again to set a defined pH value in the finished suspension by adding an acidity regulator, preferably by adding sodium carbonate. Accordingly, it is provided that in the event that the pH value in the finished suspension does not correspond to a specified pH value in the range from 6.2 to 6.8, preferably not to a specified pH value of approximately 6.5, corresponds, an acidity regulator preferably sodium carbonate, is added to the finished suspension and the specified pH value is set, and the suspension is then subjected to an enzyme treatment. Alternatively, it is provided that in the event that the pH value in the finished suspension corresponds to a specified pH value in the range from 6.2 to 6.8, preferably a specified pH value of approximately 6.5, no further addition of an acidity regulator is made and the suspension is subjected to an enzyme treatment. Adjusting the pH is particularly important for a subsequent enzyme process. As the experiments carried out by the inventors have also shown, sodium carbonate in particular is suitable as an acid regulator in this process step in order to adjust the pH. Sodium carbonate has the advantage that it is permitted as an additive according to the EC Organic Regulation and the experiments carried out by the inventors have also shown that a relatively large pH change can be achieved even with low concentrations.
Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, ist es zur Herstellung der Suspension besonders vorteilhaft, wenn 0,5 bis 1,5 Teile Feststoffphase, vorzugsweise ein Teil Feststoffphase, in 3,5 bis 4,5 Teilen Wasser, vorzugsweise in vier Teilen Wasser, suspendiert wird bzw. werden. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, wird mit einem derartigen Mischungsverhältnis eine gute Proteinlöslichkeit bei gleichzeitig guter Wirtschaftlichkeit erreicht. Denn je niedriger das Volumen ist, desto niedriger sind die Prozesskosten.As the experiments carried out by the inventor have further shown, it is particularly advantageous for producing the suspension if 0.5 to 1.5 parts of solid phase, preferably one part of solid phase, in 3.5 to 4.5 parts of water, preferably in four parts of water, is or will be suspended. As the experiments carried out by the inventors have shown, good protein solubility is achieved with a mixing ratio of this type, while at the same time being economically viable. Because the lower the volume, the lower the process costs.
Wenigstens ein Teil dieser Suspension wird dann beispielsweise, insbesondere zum Abbau von Chlorogensäure, einer Enzymbehandlung unterzogen, bei der Suspension ein Chlorogensäure spaltendes Enzym, vorzugsweise eine Esterase, zugegeben wird. Der Abbau der Chlorogensäure bewirkt, dass es zu keiner unerwünschten Verfärbung, insbesondere zu keiner unerwünschten braun-grünen Verfärbung, der gewonnenen Proteinpräparate kommen kann.At least part of this suspension is then, for example, subjected to an enzyme treatment, in particular to break down chlorogenic acid, in which an enzyme that splits chlorogenic acid, preferably an esterase, is added to the suspension. The degradation of the chlorogenic acid means that no undesired discoloration, in particular no undesired brown-green discoloration, of the protein preparations obtained can occur.
Wenigstens ein Teil der enzymatisch behandelten Suspension wird dann bevorzugt mittels einer Trenneinrichtung, vorzugsweise mittels eines Dekanters, in eine enzymatisch behandelte Feststoffphase und in eine enzymatisch behandelte Flüssigphase aufgetrennt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Restwassergehalt in der enzymatisch behandelten Feststoffphase unter 70% beträgt. Die 70%-Grenze hat sich dabei in Verbindung mit dem Einsatz eines Dekanters als technisch durchführbar und einfach erreichbar erwiesen.At least part of the enzymatically treated suspension is then preferably separated by means of a separating device, preferably by means of a decanter, into an enzymatically treated solid phase and an enzymatically treated liquid phase. It is preferably provided that the residual water content in the enzymatically treated solid phase is below 70%. In connection with the use of a decanter, the 70% limit has proven to be technically feasible and easy to achieve.
Die abgetrennte enzymatisch behandelte Feststoffphase kann dann mittels eines Trockners, vorzugsweise mittels eines Wirbelschicht- oder FlashTrockners, auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet werden. Damit wird dann ein im Wesentlichen nahezu polyphenolfreies Sonnenblumenproteinprodukt erhalten, also ein besonders hochwertiger Lebensmittelzusatzstoff geschaffen. Die enzymatisch behandelte und getrocknete Feststoffphase weist bevorzugt einen Proteingehalt von größer oder gleich 50g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse) und/oder einen Polyphenolgehalt von kleiner 0,1g absolut (also nicht bezogen auf die Trockenmasse), jeweils bezogen auf 100g, auf. Insbesondere weist die enzymatisch behandelte und getrocknete Feststoffphase folgende, im weiteren Verlauf auch Heliaflor N PF'' genannte Spezifikation auf (Nährwertangaben in 100g):
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the substance contained therein tenen water and therefore not values related to the dry mass of the product or intermediate product.
Ein weiterer Wertstoff, nämlich eine Art Milch, kann dann erhalten werden, wenn gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung wenigstens ein Teil der enzymatisch behandelten Suspension, vorzugsweise vor oder nach der Einstellung eines Trockenmasse- bzw. Trockensubstanzgehaltes von 3 bis 5% und/oder nach Stabilisierung der Suspension durch Zugabe von Guarkernmehl und/oder Johannesbrotkernmehl (zum Beispiel 0,1 bis 0,5 Mass%), homogenisiert und anschließend erhitzt und abgefüllt wird. Auch hierbei handelt es sich um ein verkaufsfähiges Produkt, was zur nachhaltigen Verwertung aller wertvollen Inhaltsstoffe der Sonnenblumenkerne beiträgt.
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensführung, können auch noch Polyphenole aus der Flüssigphase der wässrigen Extraktion gewonnen werden, in dem Polyphenole mit einer definierten Molekülgröße, beispielsweise mit einer Molekülgröße größer 10kD, abgetrennt werden, vorzugsweise durch Filtration, höchst vorzugsweise durch Nanofiltration, abgetrennt werden.According to a further particularly preferred specific embodiment of the method according to the invention, polyphenols can also be obtained from the liquid phase of the aqueous extraction by separating polyphenols with a defined molecular size, for example with a molecular size greater than 10 kD, preferably by filtration, most preferably by nanofiltration , to be separated.
Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung hierzu kann die Flüssigphase aus der wässrigen Extraktion nach der Anreicherung der Polyphenole ein- oder mehrstufig aufkonzentriert werden, und zwar vorzugsweise auf einen Trockenmasse- bzw. Trockensubstanzgehalt von 45 bis 60 %, höchst bevorzugt auf 45 bis 55 %, aufkonzentriert werden. Dabei kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass in einer ersten Stufe eine Vorkonzentrierung durch Umkehrosmose und einer zweiten Stufe eine weitere Konzentrierung durch einen Vakuumverdampfer erfolgt. Die aufkonzentrierte Flüssigphase weist dann bevorzugt einen Polyphenolanteil von 50 bis 65 g/l, höchst bevorzugt von in etwa 55 bis 60 g/l, auf, wobei der Polyphenolanteil auch hier wieder definiert ist als der Chlorogensäureanteil in der Flüssigphase.According to a particularly preferred procedure for this, the liquid phase from the aqueous extraction can be concentrated in one or more stages after the enrichment of the polyphenols, preferably to a dry matter or dry matter content of 45 to 60%, most preferably to 45 to 55% will. It can be provided, for example, that in a first stage there is a pre-concentration by reverse osmosis and in a second stage a further concentration by a vacuum evaporator. The concentrated liquid phase then preferably has a polyphenol content of 50 to 65 g/l, most preferably about 55 to 60 g/l, the polyphenol content being defined here again as the chlorogenic acid content in the liquid phase.
Die mit einer wie vorstehend beschriebenen Verfahrensführung in den einzelnen Stufen hergestellten Proteinpräparate wurden bereits zuvor genannt und bilden eigene patentfähige Gegenstände aus.The protein preparations produced in the individual stages using a method as described above have already been mentioned above and constitute patentable objects in their own right.
Die
Ausführungsbeispiel:Example:
Geschälte Sonnenblumenkerne mit einem Restschalenanteil von 0,8 Mass.-% werden einer mechanischen Teilentölung durch Kaltpressen unterzogen, und zwar bevorzugt in einem Temperaturfenster von 60°C bis 90°C, wobei eine Temperatur von ca. 80°C für ca. 4 Sekunden gehalten wurde. Dadurch wird ein teilentölter Sonnenblumenpresskuchen mit einem Restölgehalt von ca. 8,0 Mass.-% erhalten. Der Sonnenblumenpresskuchen wies folgende Spezifikation (SBPK 45, bio) auf:Shelled sunflower seeds with a residual husk content of 0.8% by mass are subjected to mechanical partial deoiling by cold pressing, preferably in a temperature window of 60°C to 90°C, with a temperature of approx. 80°C for approx. 4 seconds was held. This will partially deoil ter sunflower press cake with a residual oil content of about 8.0 wt .-% obtained. The sunflower press cake had the following specification (
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Anschließend wurde der Sonnenblumenpresskuchen zur Durchführung einer wässrigen Extraktion bei Raumtemperatur im Wasser suspendiert, und zwar 1 Teil Sonnenblumenpresskuchen SBPK 45, bio in 9 Teilen Wasser, wobei durch die Zugabe von Zitronensäure in der fertig hergestellten Suspension ein pH-Wert von in etwa 6,3, eingestellt wurde (Waschung in
Die wässrige Suspension wurde anschließend mittels eines Dekanters separiert und in eine polyphenolarme Feststoffphase und in eine polyphenolreiche Flüssigphase aufgetrennt (Separierung in
Anschließend wurde die Feststoffphase mittels eines Trockners auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8% getrocknet und ein Produkt mit folgender Spezifikation (Heliaflor N PR) erhalten:The solid phase was then dried using a dryer to a residual moisture content of less than 8% and a product with the following specification (Heliaflor N PR) was obtained:
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind. Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Nassextrusionwet extrusion
Zur Herstellung eines veganen Fleischersatzes (Fleischersatz Vegan in
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Herstellung eines ProteinkonzentratesProduction of a protein concentrate
Zur Herstellung eines Proteinkonzentrats aus der Feststoffphase der wässrigen Extraktion wurde 1 Teil der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion in 4 Teilen Wasser resuspendiert, wobei durch die Zugabe von Natriumcarbonat in der fertig hergestellten Suspension ein pH-Wert von in etwa 8,0 eingestellt worden ist und die Suspension anschließend einer Proteinextraktion zugeführt und erhitzt worden ist:
- Die Suspension wurde zur Proteinextraktion in einem beheiz- und kühlbaren Rührkessel bei
im Wesentlichen 80°C für eine Zeit von 20 Minuten erhitzt und die so erhaltene Suspension wurde anschließend mittels eines Dekanters in eine proteinarme Konzentrat-Feststoffphase und in eine proteinreiche Konzentrat-Flüssigphase separiert bzw. aufgetrennt (Separation in1 ). Die Konzentrat-Flüssigphase wies einen Proteinanteil von in etwa 75%, bezogen auf Trockensubstanz und die Konzentrat-Feststoffphase einen Proteinanteil von in etwa 47%, bezogen auf Trockensubstanz, auf,
- For protein extraction, the suspension was heated in a heated and coolable stirred tank at essentially 80°C for a period of 20 minutes and the suspension obtained in this way was then separated using a decanter into a protein-poor concentrate-solid phase and a protein-rich concentrate-liquid phase . separated (separation in
1 ). The concentrate liquid phase had a protein content of about 75%, based on dry substance, and the concentrate solid phase had a protein content of about 47%, based on dry substance.
Anschließend wurde der Konzentrat-Flüssigphase Zitronensäure zugegeben und ein pH-Wert von in etwa 6,5 eingestellt.Citric acid was then added to the concentrate liquid phase and a pH of approximately 6.5 was set.
Die Konzentrat-Flüssigphase wurde anschließend mittels eines Sprühtrockners auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8 % getrocknet, wobei ein Produkt mit folgender Spezifikation (Heliaflor 80 PR) erhalten wurde:The concentrate liquid phase was then dried using a spray dryer to a residual moisture content of less than 8%, with a product having the following specification (
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Enzymatischer Abbau der Chlorogensäure in der Flüssiqphase des Protein konzentratesEnzymatic degradation of the chlorogenic acid in the liquid phase of the protein concentrate
Ein Teil der Konzentrat-Flüssigphase wurde zum Abbau von Chlorogensäure einer Enzymbehandlung unterzogen, bei der der Konzentrat-Flüssigphase eine Esterase als Chlorogensäure spaltendes Enzym zugegeben worden ist (Esterase in
Die so enzymatisch behandelte Konzentrat-Flüssigphase wurde anschließend durch Verdampfung auf einen Trockensubstanzgehalt von ca. 60 % aufkonzentriert (Konzentrierung in
Anschließend wurde die aufkonzentrierte Konzentrat-Flüssigphase mittels eines Sprühtrockners auf einen Restfeuchtegehalt von unter 8%getrocknet und ein Produkt mit folgender Spezifikation (Heliaflor 80 PF) erhalten: The concentrated concentrate liquid phase was then dried using a spray dryer to a residual moisture content of less than 8% and a product with the following specification (
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensoriksensors
Alternativ wurden die Proteine aus der aufkonzentrierten Konzentrat-Flüssigphase durch Zugabe von Zitronensäure und durch Absenkung des pH-Wertes auf 3,5 ausgefällt (Proteinfällung in
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Enzymatischer Abbau der Chlorogensäure in der Feststoffphase aus der wässrigen ExtraktionEnzymatic degradation of the chlorogenic acid in the solid phase from the aqueous extraction
1 Teil der Feststoffphase aus der wässrigen Extraktion wurde in 4 Teilen Wasser resuspendiert, wobei durch die Zugabe von Natriumcarbonat in der fertig hergestellten Suspension ein pH-Wert von in etwa 6,5 eingestellt und die Suspension anschließend einer Enzymbehandlung zum Abbau von Chlorogensäure unterzogen wurde, bei der der Suspension eine Esterase als Chlorogensäure spaltendes Enzym zugegeben wurde.1 part of the solid phase from the aqueous extraction was resuspended in 4 parts of water, with the addition of sodium carbonate in the finished suspension being adjusted to a pH of about 6.5 and the suspension then being subjected to an enzyme treatment to break down chlorogenic acid, in which an esterase was added to the suspension as a chlorogenic acid-splitting enzyme.
Die so enzymatisch behandelte Suspension wurde anschließend mittels eines Dekanters in eine Feststoffphase und in eine Flüssigphase aufgetrennt, wobei der Restwassergehalt in der enzymatisch behandelten Feststoffphase ca. 70% betrug.The suspension treated enzymatically in this way was then separated into a solid phase and a liquid phase by means of a decanter, the residual water content in the enzymatically treated solid phase being about 70%.
Die Feststoffphase wurde anschließend mittels eines Wirbelschicht- oder FlashTrockners auf einen Restfeuchtegehalt von kleiner 8% getrocknet und ein Produkt mit folgender Spezifikation (Heliaflor N PF) erhalten:The solid phase was then dried using a fluidized bed or flash dryer to a residual moisture content of less than 8% and a product with the following specification (Heliaflor N PF) was obtained:
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Mikrobiologische Parameter:Microbiological parameters:
Sensorik:sensors:
Zur Herstellung einer Sonnenblumenmilch wurde ein Teil der enzymatisch behandelten Suspension, nach der Einstellung eines Trockensubstanzgehaltes von 3 bis 5% (TM Einstellung in
Nährwertangaben in 100g:Nutritional information per 100g:
In der vorstehenden Tabelle bzw. bei den vorstehenden Werten handelt es sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, stets um absolute Werte, also um Werte inklusive der Masse des darin enthaltenen Wassers und somit nicht um Werte, die auf die Trockenmasse des Produkts bzw. Zwischenprodukts bezogen sind.Unless explicitly stated otherwise, the above table and the above values are always absolute values, i.e. values including the mass of the water contained therein and therefore not values that refer to the dry mass of the product or Intermediate related.
Gewinnung von Polyphenolen aus der Flüssigphase der wässrigen ExtraktionExtraction of polyphenols from the liquid phase of the aqueous extraction
Aus der polyphenolreichen Flüssigphase der wässrigen Extraktion wurden Polyphenole, hier lediglich beispielhaft nach einer grundsätzlich optionalen Vorkonzentrierung im Vakuumverdampfer, mit einer Molekülgröße größer 10kD durch Nanofiltration abgetrennt (Aufreinigung, Nanofiltration in
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- WO 2010/097238 A2 [0006]WO 2010/097238 A2 [0006]
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