DE19907723A1 - Preparation of vegetable protein concentrates, especially soya protein concentrate, with improved protein contents and with production of animal feeds as by-products - Google Patents
Preparation of vegetable protein concentrates, especially soya protein concentrate, with improved protein contents and with production of animal feeds as by-productsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines pflanzlichen Proteinkonzentrats aus einer Proteine mit einem isoelektrischen Punkt enthaltenden Ausgangssubstanz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method of manufacture of a vegetable protein concentrate from a protein with an isoelectric point containing starting substance the preamble of claim 1.
Proteinkonzentrate stellen neben den Eiweißmehlen die indu striell größte Gruppe von pflanzlichen Eiweißträgern dar. Gegenüber den Eiweißmehlen weisen Proteinkonzentrate einen um etwa 20% höheren Eiweißgehalt auf. Dieser erhöhte Eiweißgehalt wird in der Regel dadurch erreicht, daß die Konzentration an löslichen Kohlehydraten, Mineralien und Fetten sowie anderen Nichtproteininhaltsstoffen durch Extraktionsverfahren verringert wird. Dabei kann die lösliche Fraktion auch sogenannte anti nutritive Begleitstoffe enthalten, die sich in höheren Konzen tration beim Verzehr schädigend auf den Organismus auswirken können, Beispiel hierfür sind z. B. Trypsin-Inhibitoren, pflanzliche Östrogene, Isoflavone und pflanzliche Toxine. In addition to protein flours, protein concentrates represent the indu The largest group of vegetable protein carriers. Compared to protein flours, protein concentrates are different about 20% higher protein content. This increased protein content is usually achieved by increasing the concentration soluble carbohydrates, minerals and fats as well as others Non-protein ingredients reduced by extraction processes will. The soluble fraction can also be so-called anti Contain nutritive accompanying substances, which can be found in higher concentrations tration can have a damaging effect on the organism when consumed can, for example: B. trypsin inhibitors, plant estrogens, isoflavones, and plant toxins.
Kommerziell wichtige Proteinkonzentrate werden aus Sojabohnen gewonnen. Aus den bei der Ölextraktion erzeugten Soja-Flocken werden die löslichen Komponenten entfernt, und das verbleibende Material wird getrocknet und anschließend weiter aufbereitet. Die Trocknung der Soja-Flocken ist für ihre Eignung für die anschließende Aufbereitung bislang von entscheidender Bedeutung. Man unterscheidet je nach Trocknungsverfahren zwischen getoasteten Soja-Flocken (toasted soy-flakes) und nicht getoasteten Soja-Flocken (white soy-flakes). Durch das Desolventizing Toasting-Verfahren (DT-Verfahren), das zu den getoasteten Soja-Flocken führt, wird das Eiweiß so stark denaturiert, daß es bislang für eine weitere Behandlung unbrauchbar ist. Daher werden die getoasteten Soja-Flocken ausschließlich als Tierfutter verwendet. Das schonendere und das Eiweiß deutlich weniger denaturierende Trocknungsverfahren ist das Flash Desolventizing-Verfahren (FD-Verfahren), welches zu den nicht getoasteten Soja-Flocken führt aber mit deutlich höheren Verfahrenskosten verbunden ist. Für die Herstellung von Proteinkonzentraten aus Soja-Flocken werden bislang nur die nicht getoasteten Soja-Flocken mit einer hohen Eiweißlöslichkeit verwendet, die typischerweise um einen Faktor drei- bis viermal höher ist, als in den getoasteten Soja-Flocken.Commercially important protein concentrates are made from soybeans won. From the soy flakes produced during the oil extraction the soluble components are removed, and the remaining Material is dried and then further processed. The drying of the soy flakes is essential for their suitability for that subsequent processing has so far been of crucial importance. Depending on the drying process, a distinction is made between toasted soy flakes and not toasted soy flakes (white soy flakes). By the Desolventizing toasting process (DT process), which is part of the Toasted soy flakes leads to the protein being so strong denatured that it was so far for further treatment is useless. Hence the toasted soy flakes used exclusively as animal feed. The gentler one and that Egg white is significantly less of a denaturing drying process the flash desolventizing process (FD process), which leads to the non-toasted soy flakes, however, clearly lead higher procedural costs. For the production of Protein concentrates made from soy flakes are currently only the not toasted soy flakes with a high protein solubility used, typically by a factor of three to four times higher than in the toasted soy flakes.
Aus "Technology of Production of edible Flours and Protein
Products form Soybeans" Berk, Z, FAO Agricultural Services
Bulletin 97, FAO, (1992) sind drei verschiedene Verfahren
bekannt, um aus nicht getoasteten Soja-Flocken Protein
konzentrate herzustellen. Es handelt sich
From "Technology of Production of Edible Flours and Protein Products form Soybeans" Berk, Z, FAO Agricultural Services Bulletin 97, FAO, (1992) three different processes are known for producing protein concentrates from non-toasted soy flakes. It is about
- a) um die Extraktion der Soja-Flocken mit Alkohol und Wasser,a) to extract the soy flakes with alcohol and water,
- b) um die Extraktion der Soja-Flocken mit Wasser am iso elektrischen Punkt der Proteine undb) to extract the soy flakes with water at the iso electrical point of proteins and
- c) um die Hitzedenaturierung der Soja-Flocken mit anschließender wässriger Extraktion.c) the heat denaturation of the soy flakes with subsequent aqueous extraction.
Dabei weist die Extraktion der Flocken mit Wasser am Isoelek trischen Punkt der Proteine (b) die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 auf. In allen Fällen (a) bis (c) werden Oligosaccaride, Raffynose und Stachyose sowie andere Nicht proteininhaltsstoffe der Soja-Flocken in die wässrige Phase extrahiert. Die so entstehenden Suspensionen werden in der Regel mit Dekantern oder Zentrifugen in Feststoff und Lösung getrennt sowie anschließend neutralisiert und getrocknet.It has the extraction of the flakes with water at the Isoelek tric point of proteins (b) the characteristics of the generic term of claim 1. In all cases (a) to (c) will be Oligosaccaride, Raffynose and Stachyose and others not protein constituents of the soy flakes into the aqueous phase extracted. The resulting suspensions are usually separated into solids and solution with decanters or centrifuges and then neutralized and dried.
Neben Soja-Bohnen können auch andere Rohstoffe für die Herstellung von pflanzlichen Proteinkonzentraten verwendet werden. Wirtschaftlich interessant sind insbesondere pflanzliche Rohstoffe, die zunächst für die Ölgewinnung verwendet werden, bei der ein eiweißreicher Reststoff entsteht. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Erdnuß, Raps, Sonnenblumen, Sesam, Leinsamen, Baumwolle und andere Ölsaaten.In addition to soy beans, other raw materials can also be used for the Used in the manufacture of vegetable protein concentrates will. Vegetables are particularly interesting from an economic point of view Raw materials that are initially used for oil production, which produces a protein-rich residue. This is what it is for example peanuts, rapeseed, sunflowers, sesame, Flaxseed, cotton and other oilseeds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine großtechnische Herstellung von Proteinkonzentraten sowohl aus gering denaturierten wie auch aus stark denaturierten Flocken und Mehlen möglich ist, die bei der Ölgewinnung anfallen.The invention has for its object to provide a method according to the To develop the preamble of claim 1 in such a way that a large-scale production of protein concentrates both from slightly denatured as well as from heavily denatured Flakes and flours can be used in oil production attack.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method with the Features of claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.Advantageous embodiments of this method are shown in Subclaims 2 to 10 described.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgangssubstanz, d. h. in der Regel Flocken oder Schrote, zu einem Mehl vermahlen, das vorzugsweise eine mittlere Teilchen größe von 50 bis 100 µm aufweist. Dann wird das Mehl in Wasser unter Einsatz von Mineralsäuren und/oder organischen Säuren suspendiert. Die Temperatur der wässrigen Säure in diesem Verfahrensschritt beträgt 30 bis 60°C, vorzugsweise etwa 50°C. Bei der eingesetzten Mineralsäure kann es sich beispielsweise um Salzsäure oder Schwefelsäure handeln. Die alternativ oder zusätzliche eingesetzte organische Säure kann beispielsweise Essigsäure oder Zitronensäure sein. Der Trockensubstanzgehalt der entstehenden Maische liegt typischerweise bei 12 bis 20%. Ein bevorzugter Trockensubstanzgehalt liegt bei 17%. Der pH- Wert, der für die Maische eingestellt wird, ist auf das Aktivitätsmaximum der Summe von in einem nächsten Schritt eingesetzten kohlehydratspaltenden Enzymen abzustimmen und liegt zwischen 3 und 6, insbesondere bei 5. Das nach der Zubereitung der Maische und der Einstellung des pH-Werts zugesetzte kohle hydratspaltende Enzym für eine hydrolytische Behandlung der Maische kann ein einzelnes Enzym sein. Vorzugsweise handelt es sich aber um eine Enzymmischung, die auf das eingesetzte Ausgangsmaterial und das gewünschte Proteinkonzentrat abzustimmen ist. Geeignet sind insbesondere Enzyme aus den folgenden Enzymklassen (EC): 3.1.1.1, 3.1.1.11, 3.1.1.12, 3.1.1.3, 3.2.1.1, 3.2.1.2, 3.2.1.3, 3.2.1.4, 3.2.1.6, 3.2.1.11, 3.2.1.15, 3.2.1.20, 3.2.1.21, 3.2.1.22, 3.2.1.23, 3.2.1.25, 3.2.1.26, 3.2.1.32, 3.2.1.37, 3.2.1.39, 3.2.1.41, 3.2.1.55, 3.2.1.58, 3.2.1.6, 3.2.1.67, 3.2.1.71, 3.2.1.72, 3.2.1.73, 3.2.1.74, 3.2.1.75, 3.2.1.77, 3.2.1.78, 3.2.1.80, 3.2.1.82, 3.2.1.88, 3.2.1.89, 3.2.1.90, 3.2.1.91, 4.2.2.2, 4.2.2.6, 4.2.2.9 und 4.2.2.10.When carrying out the method according to the invention, the Starting substance, d. H. usually flakes or meal, too a flour, which is preferably a medium particle size of 50 to 100 µm. Then the flour is in water using mineral acids and / or organic acids suspended. The temperature of the aqueous acid in this Process step is 30 to 60 ° C, preferably about 50 ° C. The mineral acid used can be, for example Act hydrochloric acid or sulfuric acid. The alternative or additional organic acid used can, for example Be acetic acid or citric acid. The dry matter content the resulting mash is typically 12 to 20%. A preferred dry matter content is 17%. The pH The value that is set for the mash is on that Activity maximum of the sum of in a next step the carbohydrate-splitting enzymes used between 3 and 6, especially at 5. That after preparation Charcoal added to the mash and pH adjustment hydrate-splitting enzyme for hydrolytic treatment of the Mash can be a single enzyme. Preferably it acts but it is a mixture of enzymes that is used on the Starting material and the desired protein concentrate is to be agreed. Enzymes from the are particularly suitable the following enzyme classes (EC): 3.1.1.1, 3.1.1.11, 3.1.1.12, 3.1.1.3, 3.2.1.1, 3.2.1.2, 3.2.1.3, 3.2.1.4, 3.2.1.6, 3.2.1.11, 3.2.1.15, 3.2.1.20, 3.2.1.21, 3.2.1.22, 3.2.1.23, 3.2.1.25, 3.2.1.26, 3.2.1.32, 3.2.1.37, 3.2.1.39, 3.2.1.41, 3.2.1.55, 3.2.1.58, 3.2.1.6, 3.2.1.67, 3.2.1.71, 3.2.1.72, 3.2.1.73, 3.2.1.74, 3.2.1.75, 3.2.1.77, 3.2.1.78, 3.2.1.80, 3.2.1.82, 3.2.1.88, 3.2.1.89, 3.2.1.90, 3.2.1.91, 4.2.2.2, 4.2.2.6, 4.2.2.9 and 4.2.2.10.
Diese Enzyme wirken über einen Zeitraum von 15 bis 45 min. vorzugsweise von etwa 30 min bei dem eingestellten pH-Wert auf die Kohlehydrat/Fett-Matrix des suspendierten Mehls ein. Der pH- Wert muß währenddessen nicht festgehalten werden, sondern stellt sich vorzugsweise unter der Einwirkung der Enzyme selbst ein. Nach der Einwirkungszeit der Enzyme wird der pH-Wert mit einer mineralischen oder organischen Säure, bei der es sich vorzugsweise um dieselbe Säure handelt, mit er bereits zuvor der pH-Wert der Maische eingestellt wurde, auf den isoelektrischen Punkt des in der Maische enthaltenden Proteins eingestellt, und die Maische wird am isoelektrischen Punkt gerührt, vorzugsweise für etwa 15 min. Dann wird der am isoelektrischen Punkt anfallende Rückstand der Maische beispielsweise durch Filtration oder Zentrifugation aufkonzentriert. Das Filtrat enthält die Verunreinigungen und die antinutritiven Stoffe, der Rückstand das Protein in konzentrierter Form. Anschließend kann das Pro tein nochmals mittels warmen Wasser suspendiert und anschließend wieder aufkonzentriert werden, um eine Waschung vorzunehmen.These enzymes work for a period of 15 to 45 minutes. preferably from about 30 minutes at the set pH the carbohydrate / fat matrix of the suspended flour. The pH Meanwhile, value does not have to be recorded, but represents preferably under the action of the enzymes themselves. After the enzymes have had their effect, the pH will increase to a mineral or organic acid, which is is preferably the same acid with which he was previously the pH of the mash was adjusted to the isoelectric Set point of protein contained in the mash, and the mash is stirred at the isoelectric point, preferably for about 15 min. Then the isoelectric point resulting residue of the mash, for example by filtration or centrifugation concentrated. The filtrate contains the Impurities and the anti-nutritional substances, the residue the protein in concentrated form. Then the Pro tein suspended again with warm water and then be concentrated again to do a wash.
Auf diese Weise wird auch aus Ausgangssubstanzen mit stark denaturiertem Protein ein hochwertiges Proteinkonzentrat erhalten.In this way, starting substances also become strong denatured protein a high quality protein concentrate obtain.
Wird eine weitere Erhöhung der Proteinlöslichkeit in dem Proteinkonzentrat gewünscht, ist es möglich, nach der hydro lytischen Behandlung der Maische mit dem kohlehydratspaltenden Enzym, das auf die Verunreinigungen in Form von Kohlehydraten und Fetten einwirkt, mittels Proteasen eine Eiweiß-Hydrolyse nachzuschalten. Dabei ist es sinnvoll, den Rückstand der Maische nach der hydrolytischen Behandlung zunächst am isoelektrischen Punkt aufzukonzentrieren und den Rückstand anschließend mit Wasser von ca. 50°C zu suspendieren. Dabei kann noch eine weitere Waschung des Rückstands mit Wasser zwischengeschaltet sein. Dann wird der pH-Wert mittels eines Hydroxids so erhöht, daß der pH-Wert das Aktivitätsmaximum der einzusetzenden Protease erreicht. Dies entspricht einem pH-Bereich von 4,5 bis 10, insbesondere von 7 bis 9. Das Hydroxid kann NaOH, KOH, Ca(OH)2 oder dgl. sein. Als Proteasen sind geeignet: Serin- Proteasen, Cystein-Proteasen, Asparaginsäure-Proteasen und/oder Metallproteinasen. Nach Zugabe der Protease wird die Suspension bis zur gewünschten Eiweißlöslichkeit gerührt. Dabei sollte keine pH-Korrektur der Suspension erfolgen, so daß der pH-Wert auf vorzugsweise unter pH 7 absinkt.If a further increase in the protein solubility in the protein concentrate is desired, it is possible, after hydrolytic treatment of the mash with the carbohydrate-splitting enzyme, which acts on the impurities in the form of carbohydrates and fats, followed by protein hydrolysis by means of proteases. It makes sense to concentrate the residue of the mash after the hydrolytic treatment first at the isoelectric point and then to suspend the residue with water at approx. 50 ° C. A further washing of the residue with water can also be interposed. Then the pH is increased by means of a hydroxide so that the pH reaches the maximum activity of the protease to be used. This corresponds to a pH range from 4.5 to 10, in particular from 7 to 9. The hydroxide can be NaOH, KOH, Ca (OH) 2 or the like. Suitable proteases are: serine proteases, cysteine proteases, aspartic acid proteases and / or metal proteinases. After adding the protease, the suspension is stirred until the protein solubility is desired. There should be no pH correction of the suspension, so that the pH value preferably falls below pH 7.
Um die eingesetzten Proteasen zu inaktivieren, um die Verkeimung des Proteinkonzentrats zu reduzieren und/oder um eine Entfernung von wasserdampfflüchtigen Geschmacksstoffen zu verbessern, kann der aufkonzentrierte Rückstand der Maische einer Hitzebehandlung unterzogen werden. So kann die Temperatur des Rückstands durch Dampfinjektion für 10 bis 120 sek, insbesondere ca. 90 sek, auf 80 bis 180°C, vorzugsweise auf 80 bis 130°C und insbesondere auf ca. 110°C gehalten werden. To inactivate the proteases used to prevent germs of protein concentrate and / or removal of steam-volatile flavors can be improved the concentrated residue of the mash from a heat treatment be subjected. So the temperature of the residue can get through Steam injection for 10 to 120 seconds, especially about 90 seconds 80 to 180 ° C, preferably to 80 to 130 ° C and in particular be kept at approx. 110 ° C.
Zum Vortrocknen oder auch nur zum Abflashen des aufkonzen trierten Rückstands der Maische kann der Rückstand in einen unter Unterdruck stehenden Zentrifugalabscheider eingesprüht werden. Der Druck in einer Produktleitung vor dem Zentri fugalabscheider wird dazu auf 1 bis 6 bar eingeregelt. Unter diesem Druck wird der aufkonzentrierte Rückstand der Maische über eine sich in der Fläche verbreiternde Einführung in den Zylinder des Zentrifugalabscheiders eingeschossen bzw. entspannt, so daß sich der Querschnitt der Suspension um einen Faktor 10 verbreitert. In dem Zylinder des Zentrifugal äbscheiders herrscht ein Vakuum. Dieses Vakuum sollte möglichst groß sein. Technisch erreichbar ist ein Vakuum von unter 250 mbar, insbesondere von ca. 200 mbar. Der in den Zylinder des Zentrifugalabscheiders eintretende Rückstand der Maische bildet einen Film, der ein Ausgasen des Dampfes bzw. der Luft sehr schnell und ohne Bildung von Schaum ermöglicht. Auf der zylindrischen Kreisbahn des Rückstands der Maische in dem Zentrifugalabscheider wird dieser Effekt noch durch die Zentrifugalwirkung unterstützt. Die Dämpfe bzw. Gase entweichen in den Zylinderinnenraum, der unter Vakuum steht. Neben der Ausgasung erfolgt auch eine Wasserverdampfung, die den Rückstand der Maische abkühlt, wobei der Kühleffekt von dem Druck gradienten innerhalb des Zylinders abhängig ist. Der Dampf bzw. die entwichenen Gase werden in bekannter Weise über den oberen Zylinderteil abgesaugt und anschließend kondensiert. Unten aus dem Zentrifugalabscheider wird der vorgetrocknete bzw. ausgedampfte oder auch nur ausgegaste Rückstand der Maische abgezogen. Diese Art der Vortrocknung bzw. des Abflashens kann sowohl vor als auch nach einer zusätzlichen Waschung des Rückstands der Maische durchgeführt werden.For pre-drying or just for flashing off the concentrate trated residue of the mash can turn the residue into a sprayed under vacuum centrifugal separator will. The pressure in a product line upstream of the centri The fugal separator is adjusted to 1 to 6 bar for this purpose. Under This pressure is the concentrated residue of the mash via an introduction to the Cylinder of the centrifugal separator shot in or relaxed, so that the cross section of the suspension by one Broadened by a factor of 10. In the cylinder of the centrifugal There is a vacuum in the separator. This vacuum should be possible be great. A vacuum of less than 250 mbar is technically achievable, in particular from approx. 200 mbar. The one in the cylinder of the Centrifugal separator entering residue of the mash forms a film that prevents outgassing of steam or air made possible quickly and without the formation of foam. On the cylindrical circular path of the residue of the mash in the This effect is compounded by the centrifugal separator Centrifugal effect supported. The vapors or gases escape into the cylinder interior, which is under vacuum. In addition to the Outgassing also takes place as a water evaporation that removes the residue the mash cools down, the cooling effect from the pressure gradient within the cylinder is dependent. The steam or the escaped gases are in a known manner via the upper Cylinder part sucked off and then condensed. Down from the centrifugal separator is the pre-dried or evaporated or just degassed residue of the mash deducted. This type of pre-drying or flashing can both before and after an additional wash of the Residue of the mash to be carried out.
Für Ausgangssubstanzen, in denen noch größere Mengen an Öl enthalten ist, hat sich der zusätzliche Einsatz von Tensiden während der hydrolytischen Behandlung der Maische mit dem kohlehydratspaltenden Enzym als günstig erwiesen. Als Tensid ist beispielsweise Natriumdodecylsulphat (SDS) einsetzbar, das in einer Konzentration von 0,05 bis 0,1% bezogen auf das Ausgangsmaterial ausreichend ist, um restliche Fette und Öle zu emulgieren. Die Eiweißlöslichkeit in dem Proteinkonzentrat wird hierdurch nicht gesteigert. Alternativ oder zusätzlich zu Tensiden können auch Lipasen als Extraktionshilfen für in der Ausgangssubstanz enthaltene Öle und Fette verwendet werden.For starting substances in which even larger amounts of oil is included, the additional use of surfactants has during the hydrolytic treatment of the mash with the carbohydrate-splitting enzyme proven to be beneficial. As a surfactant is For example, sodium dodecyl sulphate (SDS) can be used, which is used in a concentration of 0.05 to 0.1% based on the Starting material is sufficient to remove residual fats and oils emulsify. The protein solubility in the protein concentrate is increased not increased by this. Alternatively or in addition to Surfactants can also act as extraction aids for in the lipases Oils and fats contained in the starting substance can be used.
Wenn in der Ausgangssubstanz Verunreinigungen enthalten sind, die nur mit polaren organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen extrahiert werden können, ist es sinnvoll, diese Verunreini gungen nach der hydrolytischen Behandlung der Maische mit dem kohlehydratspaltenden Enzym zu extrahieren, indem der Maische Alkohol, insbesondere Ethanol zugesetzt wird und indem die Maische erst dann der isoelektrischen Behandlung am iso elektrischen Punkt des Proteins für etwa 15 min unterworfen wird. Dabei sollte die Alkoholkonzentration auf 5 bis 20 Vol.%, insbesondere 8 Vol.% eingestellt werden. Die weiteren Schritte zur Gewinnung des Proteinkonzentrats können anschließend ohne Modifikation ablaufen.If the starting substance contains impurities, those only with polar organic solvents like alcohols can be extracted, it makes sense to remove these impurities after the hydrolytic treatment of the mash with the carbohydrate-splitting enzyme extract by the mash Alcohol, especially ethanol, is added and the Mash only then the isoelectric treatment on the iso subjected to electrical point of the protein for about 15 min will. The alcohol concentration should be 5 to 20% by volume, in particular 8% by volume can be set. The next steps to obtain the protein concentrate can then without Modification run.
Es versteht sich, daß nach dem Aufkonzentrieren und vor der Trocknung des Rückstands der Maische noch dessen pH-Wert auf den gewünschten pH-Wert des Endprodukts eingestellt werden muß. Hierzu können in bekannter Weise Säuren und Laugen eingesetzt werden. Die bei der pH-Einstellung möglicherweise anfallenden Salze können dem aufkonzentrierten Rückstand ggf. wieder entzogen werden.It goes without saying that after concentrating and before Drying of the residue of the mash nor its pH value to the desired pH of the end product must be adjusted. For this purpose, acids and alkalis can be used in a known manner will. Those that may arise when adjusting the pH Salts can be added to the concentrated residue if necessary be withdrawn.
Überraschenderweise stellt sich heraus, daß die enzymatische Spaltung der Nichtproteinbestandteile der Ausgangssubstanz wesentliche Eigenschaften des erhaltenen Proteinkonzentrats bestimmt. Die Eigenschaften des erhaltenen Proteinkonzentrats sind denen der nativen, in Säure präzipitierten Proteine vergleichbar. Das heißt, daß das so gewonnene Proteinkonzentrat funktionelle Eigenschaften aufweist, die auch noch den Proteinen in nicht getoasteten Flocken in Wasserbindung, Emulgiereigen schaft, Löslichkeit und Sensorik überlegen sind, selbst wenn als Ausgangsmaterial getoastete Flocken verwendet werden. Surprisingly, it turns out that the enzymatic Cleavage of the non-protein components of the starting substance essential properties of the protein concentrate obtained certainly. The properties of the protein concentrate obtained are those of the native acid precipitated proteins comparable. That is, the protein concentrate obtained in this way Has functional properties that are also found in proteins in non-toasted flakes in water binding, emulsifying self Shank, solubility and sensory properties are superior, even if as Raw material toasted flakes can be used.
Der enzymatische Aufschluß der Ausgangssubstanz führt auch dazu, daß die in dem Ausgangsmaterial enthaltenen Verunreinigungen, wie Fette, Sapoline, Isoflavone und andere Begleitstoffe (z. B. Pflanzenschutzmittel) leichter in die später abgetrennt werdende flüssige Phase übergehen und damit zu einem höheren Anteil entfernt werden. Ferner wird die Faser- und Kohlehydratmatrix der Ausgangssubstanz so aufgespalten, daß eine neue Orientierung der Proteine induziert wird. Das heißt, die Proteine werden restrukturiert. Die sich anschließende Auftrennung der Maische in lösliche Faser- und Feststoffe ergibt ein hochreines Eiweiß konzentrat mit geringen Proteinverlusten in die flüssige Phase.The enzymatic digestion of the starting substance also leads to that the impurities contained in the starting material, such as fats, sapolines, isoflavones and other accompanying substances (e.g. Pesticides) more easily in the later separated pass liquid phase and thus to a higher proportion removed. Furthermore, the fiber and carbohydrate matrix the original substance split up in such a way that a new orientation the proteins is induced. That is, the proteins will restructured. The subsequent separation of the mash in soluble fibers and solids results in a highly pure protein concentrate with low protein losses in the liquid phase.
Bei dem neuen Verfahren werden im ersten Reinigungsschritt 25% der Feststoffe der Ausgangssubstanz abgetrennt, in denen etwa 5% des ursprünglich vorhandenen Proteins enthalten sind. In einem etwaigen zweiten Waschschritt werden ohne nennenswerte weitere Proteinverluste weitere 8 bis 10% Nichtproteinfeststoffe entfernt. So entsteht ein Proteinkonzentrat mit einem Eiweißgehalt von 75 bis 85% bezogen auf den Feststoffgehalt (TS). Bei den bisher bekannten Verfahren zur Gewinnung von Proteinkonzentraten wurden Proteinkonzentrate mit Eiweißgehalten von nur 65 bis knapp 75% gewonnen. Dabei ist das Protein konzentrat als Endprodukt des neuen Verfahrens sensorisch vergleichbar mit einem Proteinkonzentrat, das ausschließlich mit Ethanol und Wasser extrahiert wurde.With the new process, 25% the solids of the starting substance separated, in which about 5% of the protein originally present. In one any second washing step will be without any noteworthy further Protein losses an additional 8 to 10% non-protein solids removed. This creates a protein concentrate with a Protein content of 75 to 85% based on the solids content (TS). In the previously known method for obtaining Protein concentrates were protein concentrates with protein contents gained from only 65 to almost 75%. Here is the protein concentrate as the end product of the new process sensory comparable to a protein concentrate that is exclusively made with Ethanol and water was extracted.
Das von dem Rückstand der Maische abgetrennte lösliche Filtrat kann eingedampft oder filtriert werden. Dabei fällt eine energiereiche Substanz an, die als Tierfutter verwendet werden kann. Durch Filtration kann auch eine hochwertige Fermentations hilfe (C-Quelle) für verschiedene biologische Prozesse oder eine Kohlehydratquelle für Getränke erzeugt werden. So kann bei dem neuen Verfahren auch der Abwasserstrom kommerziell verwertet werden.The soluble filtrate separated from the residue of the mash can be evaporated or filtered. One falls high-energy substance that is used as animal feed can. Filtration can also provide high quality fermentation aid (C source) for various biological processes or a Carbohydrate source for beverages are generated. So can with that The wastewater stream is also used commercially with new processes will.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert und beschrieben. The invention is explained in more detail below with the aid of examples explained and described.
Bei der Sojaölgewinnung fällt ein hitzebehandeltes, getoastetes
Soja-Schrot an. Dieses Schrot hat einen Wassergehalt von 10 bis
12%, einen Eiweißgehalt von 48% und einen Gehalt an sonstigen
Stoffen von 40%. Diese sonstigen Stoffe bestehen überwiegend
aus löslichen und unlöslichen Kohlehydraten. Ein solches Soja-
Schrot wird zu einem Soja-Mehl vermahlen, das eine Teilchengröße
von 50 bis 100 µm aufweist. Mit einem noch feineren Mehl würde
zwar die Extrahierbarkeit weiter erhöht, doch würden sich derart
feine Partikel nicht mehr über einen Dekanter abtrennen lassen.
Das Mehl mit der Teilchengröße von 50 bis 100 µm wird mit 52°
heißem Wasser, dem Salzsäure zugesetzt ist, im Verhältnis 1 : 6
vermischt. Bei diesem Mischvorgang wird darauf geachtet, daß der
pH-Wert durch ständige Säurezugabe auf 5 gehalten wird. Nach
Ende des Mischvorgangs weist die durch die Suspension des Mehls
entstandene Maische einen Trockensubstanzgehalt von 15% auf.
Die Temperatur der Maische beträgt 50°C. Der Maische wird eine
flüssige Enzymmischung aus EC 3.1.1.11, EC 3.2.1.1, EC 3.2.1.15,
EC 3.2.1.32, EC 3.2.1.4, EC 3.2.1.55, EC 3.2.1.72, EC 3.2.1.78
und EC 4.2.2.10 so zugegeben, daß bezogen auf das Gewicht des
suspendierten Mehls die Enzymmenge 0,8% beträgt. Diese Einsatz
menge hat sich bei verschiedenen Enzymen unterschiedlicher
Hersteller als geeignete Vorgabe erwiesen. Sie kann für den
Einzelfall optimiert werden. Nach Zugabe der Enzyme wird die
Maische kontinuierlich intensiv durchmischt. Nach dreißig
Minuten Durchmischung wird der pH-Wert mit Salzsäure auf 4,2 bis
4,6, insbesondere 4,3 eingestellt, und dann wird für 15 Minuten
weitergerührt. Dies entspricht einer isoelektrischen Behandlung
der in dem Soja-Schrot enthaltenen Proteine. Nach insgesamt 45 min
nach dem Zusetzen der Enzyme wird die Maische über einen
Dekanter getrennt (bei 4500 × g). Das Zentrat (Filtrat) enthält
die gelösten Stoffe, der Feststoffaustrag (Rückstand) die
Eiweißfraktion. Das Zentrat weist eine Feststoffkonzentration
von 8 bis 8,5%, der Feststoffaustrag von 32 bis 33% auf. Der
Rückstand wird erneut in 50°C warmen Wasser suspendiert und ein
weiteres Mal dekantiert. Anschließend wird der Feststoffaustrag
mit Wasser versetzt, bis ein Feststoffgehalt von 16% (TS)
erreicht ist. Diese Suspension wird über eine Hitzebehandlung
pasteurisiert und anschließend mit 25%iger Natronlauge auf pH
6,2 neutralisiert. Dieses Material weist dann einen Feststoff
gehalt von 15% (TS) auf und wird sprühgetrocknet. Das derart
erhaltene Proteinkonzentrat besitzt die folgende Zusammen
setzung:
Heat-treated, toasted soy meal is produced in soybean oil production. This meal has a water content of 10 to 12%, a protein content of 48% and a content of other substances of 40%. These other substances mainly consist of soluble and insoluble carbohydrates. Such a soy meal is ground to a soy flour which has a particle size of 50 to 100 μm. With an even finer flour, the extractability would be further increased, but such fine particles would no longer be able to be separated using a decanter. The flour with a particle size of 50 to 100 μm is mixed with water at 52 °, to which hydrochloric acid is added, in a ratio of 1: 6. During this mixing process, care is taken to keep the pH value at 5 by constantly adding acid. After the end of the mixing process, the mash created by the suspension of the flour has a dry matter content of 15%. The temperature of the mash is 50 ° C. The mash becomes a liquid enzyme mixture of EC 3.1.1.11, EC 3.2.1.1, EC 3.2.1.15, EC 3.2.1.32, EC 3.2.1.4, EC 3.2.1.55, EC 3.2.1.72, EC 3.2.1.78 and EC 4.2. 2.10 added so that the amount of enzyme is 0.8% based on the weight of the suspended flour. This amount used has proven to be a suitable specification for various enzymes from different manufacturers. It can be optimized for the individual case. After adding the enzymes, the mash is continuously and intensively mixed. After thirty minutes of thorough mixing, the pH is adjusted to 4.2 to 4.6, in particular 4.3, with hydrochloric acid, and stirring is then continued for 15 minutes. This corresponds to an isoelectric treatment of the proteins contained in the soy meal. After a total of 45 minutes after adding the enzymes, the mash is separated using a decanter (at 4500 × g). The centrate (filtrate) contains the dissolved substances, the solids discharge (residue) the protein fraction. The centrate has a solids concentration of 8 to 8.5%, the solids discharge from 32 to 33%. The residue is suspended again in warm water at 50 ° C. and decanted one more time. Then water is added to the solids discharge until a solids content of 16% (TS) is reached. This suspension is pasteurized by heat treatment and then neutralized to pH 6.2 with 25% sodium hydroxide solution. This material then has a solids content of 15% (TS) and is spray-dried. The protein concentrate obtained in this way has the following composition:
und weist einen neutralen Geschmack auf.and has a neutral taste.
Bei der Rapsölgewinnung fällt ein hitzebehandeltes Raps-Schrot an, das normalerweise als Tierfutter verwendet wird. Dieses Raps-Schrot hat einen Wassergehalt von 10 bis 12%, einen Proteingehalt von 42% und einen Gehalt an sonstigen Stoffen von 48%, wobei diese im wesentlichen aus löslichen und unlöslichen Kohlehydraten besteht. Ein solches Schrot wird zu einem Mehl vermahlen, das eine Teilchengröße von 50 bis 100 µm aufweist. Dieses Mehl wird mit 52° heißem Wasser, dem Salzsäure und 0,75 Gewichtsprozent Natriumdodecylsulphat (SDS) bezogen auf das Gewicht des Mehls zugesetzt sind, im Verhältnis 1 : 6 vermischt. Bei dieser Herstellung einer Maische ist darauf zu achten, daß der pH-Wert durch ständige Säurezugabe auf 5 gehalten wird. Nach dem Ende des Mischvorgangs weist die Maische einen Trocken substanzgehalt von 15% auf; die sich ergebende Temperatur beträgt 50°C. Dieser Maische wird eine flüssige Enzymmischung aus EC 3.1.1.11, EC 3.1.1.3, EC 3.2.1.1, EC 3.2.1.15, EC 3.2.1.21, EC 3.2.1.32, EC 3.2.1.4, EC 3.2.1.6, EC 3.2.1.72, EC 3.2.1.78 und EC 4.2.2.10 derart zugegeben, daß bezogen auf das Gewicht des suspendierten Mehls die Enzymmenge 1 Gewichtsprozent beträgt. Anschließend wird die Maische mit der Enzymmischung für 30 min intensiv durchmischt. Nach den 30 min wird der pH-Wert mit Salzsäure auf den isoelektrischen Punkt von pH gleich 4,3 eingestellt und dort wird für weitere 15 min gerührt. Nach 45 min seit dem Einsatz der Enzymmischung wird die Maische über einen Dekanter getrennt (bei 4500 × g). Das Zentrat enthält die aus der Ausgangssubstanz gelösten Stoffe, der Feststoffaustrag die Eiweißfraktion. Das Zentrat weist eine Feststoffkonzentra tion von 7,5 bis 8%, der Feststoffaustrag von 30 bis 33% auf. Dieser Rückstand der Maische wird mit 50°C warmen Wasser erneut suspendiert und über eine Hitzebehandlung durch direkte Dampf injektion bei 100°C binnen 120 sek sterilisiert. Anschließend wird die heiße Suspension unter Vakuum abgeflasht, d. h. abgedampft, auf 50°C gekühlt und erneut über eine Dekanter zentrifugiert. Der Feststoffaustrag aus diesem Dekanter wird wieder mit Wasser suspendiert und anschließend mit 25%iger Natronlauge auf pH 6,2 neutralisiert. Dieses Material wird dann sprühgetrocknet.Heat-treated rapeseed meal is produced during the production of rapeseed oil normally used as animal feed. This Rapeseed meal has a water content of 10 to 12%, a Protein content of 42% and a content of other substances of 48%, consisting essentially of soluble and insoluble Carbohydrates. Such a meal turns into a flour ground, which has a particle size of 50 to 100 microns. This flour is made with 52 ° hot water, the hydrochloric acid and 0.75 Weight percent sodium dodecyl sulphate (SDS) based on the Weight of flour added, mixed in a ratio of 1: 6. When making a mash in this way, it is important to ensure that the pH value is kept at 5 by constant addition of acid. To At the end of the mixing process, the mash is dry substance content of 15%; the resulting temperature is 50 ° C. This mash becomes a liquid enzyme mixture from EC 3.1.1.11, EC 3.1.1.3, EC 3.2.1.1, EC 3.2.1.15, EC 3.2.1.21, EC 3.2.1.32, EC 3.2.1.4, EC 3.2.1.6, EC 3.2.1.72, EC 3.2.1.78 and EC 4.2.2.10 were added in such a way that based on the Weight of the suspended flour the amount of enzyme 1 percent by weight amounts to. The mash is then mixed with the enzyme for Thoroughly mixed for 30 minutes. After the 30 min the pH will be with hydrochloric acid to the isoelectric point of pH 4.3 set and there is stirred for a further 15 min. After 45 min since the use of the enzyme mixture, the mash has become over separated a decanter (at 4500 × g). The centrate contains the Substances dissolved from the starting substance, the solids discharge the protein fraction. The centrate has a solid concentration tion of 7.5 to 8%, the solids discharge from 30 to 33%. This residue of the mash is again with 50 ° C warm water suspended and subjected to a heat treatment by direct steam injection sterilized at 100 ° C within 120 seconds. Afterward the hot suspension is flashed under vacuum, d. H. evaporated, cooled to 50 ° C and again over a decanter centrifuged. The solids discharge from this decanter is resuspended with water and then with 25% Sodium hydroxide solution neutralized to pH 6.2. This material then becomes spray dried.
Das so erhaltene Proteinkonzentrat weist folgende Zusammenset
zung:
The protein concentrate obtained in this way has the following composition:
und einen neutralen Geschmack auf.and a neutral taste.
Claims (10)
- - wobei die Ausgangssubstanz zu einem Mehl vermahlen wird,
- - wobei das Mehl in einer wässrigen Säure zu einer Maische mit einem pH-Wert von 3 bis 6 suspendiert wird,
- - wobei die Maische für eine isoelektrische Behandlung am isoelektrischen Punkt des Proteins gehalten wird, und
- - wobei ein Rückstand der Maische aufkonzentriert wird,
- - whereby the starting substance is ground to a flour,
- - the flour being suspended in an aqueous acid to form a mash with a pH of 3 to 6,
- - the mash being held at the isoelectric point of the protein for an isoelectric treatment, and
- - whereby a residue of the mash is concentrated,
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003028473A1 (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-10 | Biovelop International B.V. | Process for the fractionation of oilseed press cakes and meals |
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DE2557782B2 (en) * | 1974-12-23 | 1978-04-20 | Miles Laboratories, Inc., Elkhart, Ind. (V.St.A.) | Heat coagulable viscous protein product, process for its preparation and its use |
DD278058A1 (en) * | 1988-12-19 | 1990-04-25 | Adw Ddr | METHOD FOR TREATING OIL AND LEGUMINO SENSE |
-
1999
- 1999-02-23 DE DE19907723A patent/DE19907723C2/en not_active Expired - Fee Related
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Date | Code | Title | Description |
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