DE1517050C3 - Verfahren zur Gewinnung von stärkereichen Mehlen und/oder Stärke aus wasserreichen Pflanzenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von stärkereichen Mehlen und/oder Stärke aus wasserreichen Pflanzenteilen milchhaltiger tropischer Pflanzen, insbesondere aus stärkehaltigen Knollen, Wurzeln oder Früchten, wie Manihotwurzeln, Topinambur, Yam, Arrowbrot u. dgl.

Bei allen üblichen Verfahren zur Gewinnung von Mehl und/oder Stärke aus wasserreichen Pflanzenteilen milchsafthaltiger tropischer Pflanzen, z. B. Manihotwurzeln, werden diese nach dem notwendigen Schälen geraspelt und das Fruchtwasser ausgequetscht, worauf das Gut getrocknet wird. Die Trocknung geschieht meist in rotierenden Eisentrommeln oder in Röstpfannen. Das getrocknete Gut wird dann vermählen.
Nach einem anderen üblichen Verfahren wird z. B. Topinambur oder Batate nach dem notwendigen Schälen in Scheiben geschnitten, auf Horden ausgebreitet und an der Sonne oder im Ofen getrocknet. Hierbei werden die Scheiben wiederholt gewaschen, um die ίο austretenden Milchsäfte mit den darin enthaltenen Gummen und Schleimstoffen von der Schnitt-Oberfläche der Wurzelscheiben zu entfernen, da diese die Trocknung sonst durch Schließen der Zellen und Poren behindern. Dies bedingt eine tagelange Trockenzeit. Die getrockneten Schnitzel bzw. Scheiben werden dann gemahlen und die Faserteile dieses Mahlgutes abgesiebt, was aber nur unvollkommen gelingt.

Die mangelhafte Trennung hat ihre Ursache darin, daß in den Pflanzenteilen die Stärketeilchen und die ίο Fasern durch die im Milchsaft enthaltene Gumme verklebt sind.

Bei diesen Gewinnungsverfahren geht außerdem der größte Teil der Mineralstoffe, Vitamine, Eiweißstoffe, Farbe, Aroma usw. verloren, so daß nur ein nicht vollwertiges Nahrungsmittel anfällt.

Will man kein Mehl, sondern Stärke aus den getrockneten Scheiben oder Schnitzeln gewinnen, so benötigt man dazu große Mengen von reinem Wasser, insbesondere von eisenfreiem Wasser, zum Auswaschen des Trockengutes. Ist das Wasser nicht an Ort und Stelle vorhanden, so muß das Trockengut an Orte transportiert werden, welche die notwendigen Wasserbedingungen erfüllen. Auch bei dieser bekannten Stärkegewinnung durch Auswaschen der Trockenschnitzel bestand der Nachteil, daß ein Teil der Stärke durch die Gumme mit der Faser verklebt bleibt, die in der bekannten Pulpe bzw. Schlempe der Stärkefabriken verlustig geht. So konnte man auch mit modernsten Mitteln, z. B. Zentrifugen, maximal nur etwa 77% der gesamten in den Rohwurzeln enthaltenen Stärke gewinnen.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil bei Verarbeitung aller Pflanzenteile, insbesondere den tropischen Wurzeln, nach den bekannten Verfahren ist die geringe Lagerfähigkeit der Pflanzenteile. So verdirbt

z. B. die Manihotwurzel in drei Tagen nach der Ernte und eignet sich daher in keiner Weise zur Vorratsbildung. Die Lagerfähigkeit und Vorratsbildung ist bei allen wasserreichen Pflanzenteilen, insbesondere in den Tropen, ein ungelöstes Problem.

Ein weiterer Nachteil der bisherigen Verfahren besteht in der geringen Lagerfähigkeit der gewonnenen Mehle infolge von Fermentation, Schimmelbildung, Insektenbefall usw., insbesondere in den Tropen.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll die geschilderten Nachteile vermeiden. Das Verfahren zur Gewinnung von stärkereichen Mehlen und/oder Stärke aus wasserreichen Pflanzenteilen milchsaftiger Pflanzen, bei welchem die Pflanzenteile grob zerkleinert, das Gut getrocknet und hiernach gemahlen und das Mehl bzw. die Stärke abgetrennt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenteile nach der Grobzerkleinerung mit verdünnten wäßrigen Lösungen von Elektrolyten behandelt werden, worauf das Gut rasch trocknet, auf die gewünschte Korngröße fein zerkleinert bzw. gemahlen und schließlich die stärkereichen Teilchen durch Sieben und/oder Sichten abgetrennt werden.

Das neue Verfahren hat die im folgenden geschilderten Vorteile. Das Schälen des Frischgutes kann unter-

bleiben. Hierdurch wird vermieden, daß die Trockensubstanz des Schälabfalls mit den darin enthaltenen Stoffen verloren geht. Das gewaschene Frischgut wird grob in Würfel, Scheiben od. dgl. mit einer Kantenlänge bzw. Dicke von etwa 0,5 bis 2 cm, vorzugsweise 0,8 bis 1 cm zerkleinert. Nach der Grobzerkleinerung wird das Frischgut sofort mit verdünnten Elektrolytlösungen behandelt, welche die in dem zerkleinerten Gut enthaltenen koagulierbaren Stoffe, wie die Gumme und die koagulierbaren Anteile der Schleimstoffe des Milchsaftes koagulieren sowie die Fermente koagulieren und inaktivieren. Darauf wird das so behandelte Gut getrocknet und auf die gewünschte Korngröße feinstzerkleinert bzw. gemahlen. Dieses so erzeugte Vollmehl wird dann gesiebt und/oder gesichtet, um die Fasern und die farbigen Schaltenteilchen vom Mehl zu trennen.

Als Elektrolyte zur Behandlung des zerkleinerten Gutes werden vorzugsweise verdünnte wäßrige Lösungen von physiologisch geeigneten Säuren wie Benzoesäure oder Ameisensäure oder Milchsäure verwendet, beispielsweise eine Mischung von Benzoesäure und Ameisensäure in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:1. Die Behandlung des zerkleinerten Gutes kann durch Eintauchen oder durch Besprühen mit der verdünnten Säure geschehen. Diese dringt durch Osmose und Diffusion in das Innere der Würfel, Scheiben u. dgl. ein. Die im Milchsaft befindlichen Gumme können nun nicht mehr an die Oberfläche der Würfel gelangen und somit auch nicht mehr die Schnittflächen verkleben. Gleichfalls treten die Schleimstoffe nicht an die Oberfläche. Das Wasser kann infolgedessen ungehindert und schneller aus den Zellen austreten und bei der Trocknung verdampfen. Die Trocknungszeiten werden dadurch wesentlich verkürzt. Durch die Koagulation der Gumme wird ferner das Verkleben der Fasern und der Stärke miteinander verhindert. Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil eine nahezu hundertprozentige Ausbeute an Mehl und/oder Stärke bei der anschließenden Feinzerkleinerung und Sichtung.

Wenn die Gewinnung von Mehlen und Stärke für die menschliche Ernährung beabsichtigt ist, werden die obenerwähnten physiologisch unbedenklichen Säuren angewendet. Für technische Zwecke können andere Säuren, z. B. verdünnte Schwefelsäure und/oder Phosphorsäure für die Behandlung des zerkleinerten Gutes verwendet werden. Die Säuren können in einer Kon- " zentration bis zu einigen Gewichtsprozent angewendet werden, vorzugsweise aber nur in einer Konzentration von etwa 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent.

Nach der oben beschriebenen Behandlung wird das Gut getrocknet, gemahlen und anschließend gesiebt, um die Faser- und Schalenteile völlig von dem Mehl bzw. von der Stärke zu trennen. Gegebenenfalls wird die Stärke durch Sichten abgetrennt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Fermente, insbesondere die Vorstufen der Oxydase, durch erfindungsgemäße Behandlung koaguliert und inaktiviert werden, insbesondere durch Behandlung mit verdünnten Säuren oder anderen geeigneten Elektrolyten. Damit wird eine Fermentation vermieden. Das bekannte Verfärben frischer Schnittflächen bei Pflanzenteilen tritt nicht auf. Die in den Pflanzenteilen enthaltenen Farbstoffe und das Aroma bleiben erhalten. Dadurch wird auch in dieser Hinsicht eine wesentlich höhere Qualität der Mehle gegenüber bisherigen Verfahren erzielt.

Es ergibt sich daraus auch der weitere wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß das grobzerkleinerte Gut nach der Behandlung mit dem die Gumme, Schleimstoffe und Fermente koagulierenden Mittel und der anschließenden Trocknung beliebig gelagert und versandt werden kann, ohne daß ein Verderben oder eine Wertminderung zu befürchten ist. So kann das behandelte und getrocknete Gut von seiner Erzeugungsstätte, wenn diese in einer schwer zugänglichen Gegend liegt, zur Vermahlung und sonstigen Weiterverarbeitung an einen anderen Ort überführt werden. Die Haltbarkeit des nach der Erfindung behandelten und getrockneten Gutes und somit die Lagerfähigkeit sind bei trockener Lagerung praktisch unbegrenzt.

Speziell bei der Gewinnung von Manihotmehl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die obengenannten Vorteile noch ergänzt durch den Umstand, daß die glukosidisch gebundene Blausäure frei wird und weitgehend ausgetrieben wird. Die Blausäure, speziell bei dem bitteren Manihot, führt zu Beanstandungen und auch zur Nichtverwertung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können alle Sorten auch der menschlichen Ernährung zugeführt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das mit Säure behandelte Gut zunächst vorgetrocknet, beispielsweise auf etwa 30% Feuchtigkeit und dann, z. B. bei der Gewinnung von Mehl in einer mit einer Trockeneinrichtung kombinierten Zerkleinerungsvorrichtung auf eine Endfeuchte von etwa 10% gebracht. Bei der Trocknung soll die Trockensubstanz des Gutes eine Temperatur von höchstens etwa 48°C erreichen.

Die Trocknung kann auch im Vakuum und/oder unter Verwendung von Infrarotstrahlung durchgeführt werden. Für die obenerwähnte Vortrocknung wird zweckmäßig ein Bandtrockner mit einer Eingangstemperatur bis zu 120° C verwendet. Für die anschließende kombinierte Vermahlung und weitere Trocknung bis auf etwa 10% Feuchtigkeit kann eine Mühle bekannter Bauart verwendet werden, in welcher das Gut im Luftwirbel bei gleichzeitiger Trocknung zerrieben, und an feststehenden Schlagleisten fein zerkleinert wird. Bei der anschließenden Sichtung kann diese so fein eingestellt werden, daß man auf diese Weise auch Stärke mit einer Teilchengröße von etwa 0,17 μ auf trockenem Wege gewinnen kann. Die Umstände der bekannten Waschverfahren zur Stärkegewinnung werden dabei völlig vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und dessen Durchführung werden durch die beiden folgenden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Beispiel (F i g. 1 und 2)

100 kg Manihotwurzeln werden in Wasser vorgeweicht, um den Schmutz zu entfernen, und gelangen über ein Förderband in einen Zerteiler 1, in welchem sie in Stücke von 20 bis 30 cm Länge geschnitten werden. Die Wurzelstücke werden dann in einer üblichen Waschtrommel 2 mit Wasserzuführung über das Pumpenaggregat 3 völlig gereinigt und dann auf einem Ausleseband-Tisch 4 von Faulteilen und holzigen Stengelresten befreit. Das ausgelesene Gut geht über ein Förderband 5 in eine Würfelschneidemaschine 6 bekannter Bauart, in welcher es in Würfel von 0,8 bis 1,0 cm Kantenlänge zerteilt wird. Die Würfel fallen, wie durch einen Pfeil angedeutet, auf ein Förderband 7 und wer-

den mit einer 0,3%igen wäßrigen Lösung eines Gemisches aus Benzoesäure und Ameisensäure im Gewichtsverhältnis 1 :1 besprüht. Die Sprühanlage besteht im wesentlichen aus dem Behälter 8, der Umlaufpumpe 9 und einer Anzahl von Düsen 10, die so angeordnet sind, daß der ausgestoßene Sprühnebel sowohl auf das fallende Gut als auch auf das auf dem Förderband 7 transportierte Gut einwirkt. Auf diese Weise wird praktisch die gesamte Oberfläche der Würfel benetzt, so daß die verdünnte Säure von allen Seiten in die Würfel eindringen und die Gumme koagulieren kann.

Das behandelte Gut wird über den Elevator II und die Rinne 12 in einen Bandtrockner 13 von bekannter Bauart befördert, in welchem der Feuchtigkeitsgehalt der behandelten Würfel auf etwa 30% reduziert wird. Die Eingangstemperatur des Bandtrockners kann bis etwa 120⁰C betragen, ohne daß eine Erwärmung der Trockensubstanz der Würfel auf eine Temperatur über 48° C stattfindet.

Aus dem Bandtrockner 13 gelangt das Gut über einen weiteren Förderer 14 in eine kombinierte Trockner-Mühle 15, in welcher es auf etwa 10% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und gleichzeitig auf die gewünschte Teilchengröße bis zu 0,17 μ zerkleinert wird. Die Trennung von Mehl bzw. Stärke und Faserstoffen erfolgt in einem Fiiterzyklon 16. Aus diesem gelangt das Gut in einen Mikroklassierer 17, in welchem es nach der Korngröße klassiert und ein etwa im Filterzyklon noch nicht entfernter Rest der Fasern abgeschieden wird.

Bei dem gewählten Beispiel werden insgesamt 50 kg Wasser ausgetrieben, so daß 50 kg gemahlenes Produkt anfallen, aus welchem 10 kg Faserstoffe ausgesichtet werden. Die Ausbeute an Mehl beträgt demnach 40 Gewichtsprozent der aufgegebenen Wurzeln, was einer Ausbeute von 98 bis 99% des darin enthaltenen Mehles entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von stärkereichen Mehlen und/oder Stärke aus wasserreichen Pflanzenteilen milchsafthaltiger tropischer Pflanzen, bei welchem die Pflanzenteile grob zerkleinert, das Gut getrocknet und hiernach gemahlen wird und das Mehl bzw. die Stärke abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenteile nach der Grobzerkleinerung mit verdünnten wäßrigen Lösungen von Elektrolyten behandelt werden, worauf das Gut rasch getrocknet, auf die gewünschte Korngröße fein zerkleinert bzw. gemahlen wird und schließlich die stärkereichen Teilchen durch Sieben und/oder Sichten abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenteile ungeschält eingesetzt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial durch die Grobzerkleinerung in Würfel oder Scheiben mit einer Kantenlänge oder Dicke von etwa 0,5 bis 2 cm, vorzugsweise 0,8 bis 1 cm überführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt zur Behandlung des zerkleinerten Gutes eine verdünnte wäßrige Lösung von Säuren, insbesondere Benzoesäure und/oder Ameisensäure und/oder Milchsäure, oder eines Gemisches von Säuren, vorzugsweise eine Mischung von Benzoesäure und Ameisensäure in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 :1, verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in einer Konzentration bis zu einigen Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das grobzerkleinerte und behandelte Gut zunächst auf etwa 30% Feuchtigkeit vorgetrocknet und dann in einer kombinierten Trocken- und Zerkleinerungsvorrichtung auf eine Endfeuchte von etwa 10% gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrocknung in einem Bandtrockner bei einer Temperatur bis etwa 120⁰C durchgeführt wird und das Naßgut bei der Trocknung eine Temperatur von höchstens 48° C erreicht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial die Wurzeln von Manihot utilissima verwendet werden.