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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Pellets aus getrocknetem vitalem Weizengluten und dessen Anwendung
in Fischfutter.
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Hintergrund der Erfindung
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Proteine
werden für unterschiedliche Anwendungen verwendet, die
von Anwendungen zum Zwecke der Ernährung bis zu solchen
für andere Zwecke reichen. Zur Zeit sind diese Proteine
hauptsächlich in getrockneter Pulverform erhältlich.
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Die
Fischzucht ist eine zunehmend wachsende Industrie in vielen Gebieten
der Welt. Fischfutter für gezüchtete Fische wird üblicherweise
in Form von Pellets hergestellt.
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WO 98/49904 betrifft die
Bildung poröser Futterpellets mittels Extrusion, Trocknen
und Aufnahme von Öl in diese Pellets durch Vakuumbeschichtung.
Extrudiertes Fischfutter ist sehr empfindlich und muss unter Verwendung
spezialisierter Systeme transportiert werden, um Schäden
zu minimieren.
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Ein
alternatives Verfahren (
WO 97/22265 )
schlug vor, die durch Extrusion gebildeten Pellets mit wasserlöslicher
Stärke zu beschichten. Die Verwendung von Stärke
in der Zusammensetzung ist insofern unwirtschaftlich, als diese
von Fischen nicht (oder nur schlecht) verdaut wird. Sie hat daher
keinen Nutzen für die Ernährung und wird als verschwendete
Ausgabe betrachtet.
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EP 0 711 510 betrifft ein
Verfahren zur Herstellung fermentierender Stoffe. In einem Zwischenschritt werden
Pellets aus getrockneten Glutenprodukten hergestellt und der Feuchtigkeitsgehalt
nach einer Granulierung liegt im Bereich von 12 bis 18%. Es wird
deutlich gezeigt, dass die Möglichkeit, Pellets zu bilden,
vom Feuchtigkeitsgehalt und der Denaturierung der Proteine abhängig
ist.
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US 5,102,671 betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Futterpellets. Das Weizengluten wird
nur in der Größenordnung von ein bis drei Prozent
zugegeben.
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EP 0 838 159 beschreibt
ein Verfahren zur Verringerung der Größe von nassem
Gluten. Das Verfahren verwendet nasses Gluten zur Verringerung der
Größe. Das Granulat wird bei Temperaturen unterhalb
von 0°C gelagert.
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EP 1 527 700 beschreibt
Fischfutter und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Zusammensetzung umfasst
maximal 75% Gluten und neben den Proteinen liegen auch enthülste Ölsamen
vor.
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US 6,309,680 betrifft ein
Pelletierungsverfahren, in dem das Weizengluten denaturiert wird.
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Es
besteht daher ein erheblicher Bedarf an einem alternativen und wirtschaftlicheren
Verfahren zur Herstellung von Pellets, die aus getrockneten komprimierten
Proteinen bestehen und insbesondere solchen, die noch vitales Weizengluten
enthalten. Die vorliegende Erfindung stellt diese zur Verfügung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Pellet, das aus komprimierten
Proteinen besteht und einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 12%
aufweist, wobei die Proteine vitales Weizengluten umfassen, vorzugsweise
aus vitalem Weizengluten bestehen.
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Außerdem
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von Pellets aus komprimierten Proteinen, die vitales Weizengluten
umfassen, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Zufuhr von Protein, das vitales Weizengluten
umfasst, in eine geeignete Anlage,
- b) Einführen von erwärmter Luft oder Dampf
in die Anlage, um die Temperatur der Proteine und/oder den Feuchtigkeitsgehalt
um 0 bis 5%, vorzugsweise bis zu 3%, zu erhöhen,
- c) Schütten der erwärmten Proteine durch eine
Düse, um Pellets zu erhalten,
- d) Sammeln der Pellets.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Verfahren, bei dem die Düse
ein Verhältnis (A) aus Dicke zu Durchmesser von 10 bis
25 aufweist.
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Weiterhin
wird die Temperatur von Schritt b) so gewählt, dass das
Verhältnis (B) aus dieser Temperatur zu (A) 2 bis 8 beträgt,
genauer, dass die Temperatur 50 bis 80°C beträgt.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem mindestens 15 Gew.-%
der Proteine eine Teilchengröße von 200 μm
oder mehr aufweisen.
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Schließlich
betrifft die Erfindung Fischfutter, das die Pellets der vorliegenden
Erfindung und geeignete Fischfutterbestandteile umfasst.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Pellet, das aus komprimierten
Proteinen besteht und dessen Feuchtigkeitsgehalt maximal 12% beträgt.
Die komprimierten Proteine umfassen vitales Weizengluten oder sie bestehen
im Wesentlichen aus vitalem Weizengluten.
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In
einer anderen Ausführungsform weisen die Pellets einen
Feuchtigkeitsgehalt von maximal 11,5%, vorzugsweise maximal 10%,
weiter bevorzugt maximal 8%, am meisten bevorzugt maximal 6% auf.
Die Pellets bestehen aus getrockneten komprimierten Proteinen, vorzugsweise
getrocknetem vitalem Gluten, am meisten bevorzugt aus getrocknetem
vitalem Weizengluten. Die Trockensubstanz der Pellets besteht ausschließlich aus
komprimierten Proteinen.
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Die
so gebildeten Pellets sind texturiert, stabil beim Transport und
stabil bei der Lagerung. Im Laufe einer langfristigen Lagerung wird
keine Pilzbildung beobachtet.
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Die
Proteine können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs
sein.
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Das
Pflanzenprotein ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Proteinen auf Basis von Hülsenfrüchten, Proteinen
von proteinreichen Pflanzen und Proteinen auf Basis von Körnerfrüchten,
deren Kreuzungen und Gemischen davon. Die Proteine von Hülsenfrüchten
sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Proteinen
von Bohnen, Sojabohnen, Erbsen, Lupinien und Luzernen (Alfalfa).
Die proteinreichen Pflanzen sind Sonnenblumen, Raps, Leinsamen und
Erdnuss. Dabei sind nur die Proteine dieser proteinreichen Pflanzen
für die vorliegende Erfindung von Interesse. Die Proteine
auf Basis von Körnerfrüchten werden aus Mais,
Weizen, Reis, Roggen, Hafer und Hirse erhalten. Vorzugsweise stammt
der Pflanzenprotein aus Weizen oder Mais und Gemischen davon, weiter
bevorzugt aus vitalem Weizengluten.
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Gluten
ist das Protein, das in vielen Körnern und Körnerfrüchten,
wie etwa Weizen, Mais, Hafern, Roggen und Gerste zu finden ist.
Der Ausdruck "Gluten", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Gluten
aus einer beliebigen erhältlichen Quelle sowie Gemische
von Gluten aus verschiedenen Quellen. Vitales Weizengluten besitzt
die Fähigkeit, sehr elastisch zu sein, wenn Wasser zugegeben
wird. Dies unterscheidet es von anderen Pflanzenproteinen.
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Pellets
umfassen Körner, Granulate und andere Arten von Teilchen,
insofern es sich um komprimiertes Material handelt.
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Ohne
in eine ausführliche Erklärung einzusteigen, zeigt
die vorliegende Erfindung, dass die Trockensubstanz des vitalen
Weizenglutens und der Feuchtigkeitsgehalt der am Schluss erhaltenen
Pellets wichtig ist, um in der Lage zu sein, stabile Pellets aus
komprimierten Proteinen herzustellen, in denen das Weizengluten vital
bleibt.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von Pellets aus komprimiertem Protein, die vitales Weizengluten
enthalten, und dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Zufuhr von Proteinen in eine geeignete Anlage,
- b) Einführen von erwärmter Luft oder Dampf
in die Anlage, um die Temperatur des Proteins und/oder den Feuchtigkeitsgehalt
um 0 bis 5%, vorzugsweise bis zu 3%, zu erhöhen,
- c) Schütten der erwärmten Proteine durch eine
Düse, um Pellets zu erhalten,
- d) Sammeln der Pellets.
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Eine
Kontrolle der möglichen Zufuhr an Feuchtigkeit (von 0 bis
5%, vorzugsweise bis zu 3%) ist ein wesentliches Merkmal, um am
Schluss in Schritt d) Pellets zu sammeln, die vitales Gluten umfassen.
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Die
Pellets der vorliegenden Erfindung können durch (a) Zufuhr
des Proteins in eine Pelletierungsanlage und (b) Formen der komprimierten
Proteine zu Pellets hergestellt werden.
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Das
Protein kann in eine Vorbehandlungsvorrichtung (= geeignete Anlage)
eingebracht werden, in der die Proteine kontinuierlich gemischt,
erwärmt und durch Einspritzen von getrockneter Luft, heißem
Wasser und/oder Dampf befeuchtet werden.
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Die
meisten Vorbehandlungsvorrichtungen umfassen ein oder zwei Misch-/Förder-Elemente,
die aus rotierenden Wellen mit radial angebrachten abgeschrägten
Schaufeln bestehen. Die Anlage, die zur Vorbehandlung verwendet
wird, umfasst Druckkammern oder Kammern unter Atmosphärendruck.
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Feuchtigkeit
wird in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-% der Trockenproteine, die
in die Vorbehandlungsvorrichtung gelangen, vorzugsweise bis zu 3%,
zugeführt. Das vorbehandelte Gemisch wird anschließend
in eine Presse befördert, die mit Düsenöffnungen
ausgestattet ist, um Pellets zu erhalten.
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Die
Proteine können direkt in eine Presse gebracht werden,
wenn diese mit einem zusätzlichen Einlass für
trockene Luft, heißes Wasser und/oder Dampf ausgerüstet
ist.
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Überraschenderweise
wurde herausgefunden, dass die Konfiguration der Düse so
zu sein hat, dass das Verhältnis (A) aus Dicke zu Durchmesser
der Düse 10 bis 25 beträgt. Diese spezifische
Konfiguration ermöglicht die Herstellung von Pellets, die
aus getrockneten komprimierten Proteinen mit einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt
von 12% bestehen und in denen die Proteine vitales Gluten umfassen.
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Tatsächlich
beträgt bei einem Verhältnis (A) von 10 die geeignete
Temperatur 80°C, während bei einem Verhältnis
(A) von 25 die geeignete Temperatur 50°C beträgt.
Die Temperatur bei Schritt b) wird so gewählt, dass das
Verhältnis (B) aus dieser Temperatur zu (A) 2 bis 8 beträgt.
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Genauer
beträgt die Temperatur 50 bis 80°C.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist die Düse ein
Verhältnis (A) von 10 auf und die Temperatur beträgt
80°C, was ein Verhältnis (B) von 8 zur Folge hat.
Diese Bedingungen gestatten es, Pellets zu erhalten, die vitales
Weizengluten umfas sen. Nach dem Sammeln der Pellets werden die Pellets
gemahlen und es bestätigt sich, dass das Weizengluten noch
vital ist.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Düse
ein Verhältnis (A) von 25 auf und die Temperatur beträgt
50°C, wodurch sich ein Verhältnis (B) von 2 ergibt.
Nach dem Sammeln der Pellets bestätigt es sich, dass das
Weizengluten noch vital ist.
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Ein
Verhältnis (B) aus Temperatur zu Verhältnis (A)
zwischen 2 und 8 verhindert eine Blockade der Pelletierung und das
Protein wird nicht hydrolysiert, womit das vitale Weizengluten vital
bleibt.
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Überraschenderweise
wurde herausgefunden, dass die Pellets, die vitales Weizengluten
enthalten, durch (a) Zufuhr des Proteins und (b) Formung zu Pellets
hergestellt werden können, indem ein geeignetes Verhältnis
aus Temperatur zu Verhältnis (A) der Düse verwendet
wird.
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Die
Wahl der Pelletform, des Volumens und des Gewichts hängt
natürlich von der gewünschten Anwendung ab. Zum
Beispiel erfordern unterschiedliche Fischarten unterschiedliche
Pellets. Die Pellets der vorliegenden Erfindung können
für jegliche Art von gezüchteten Fischen, einschließlich
Gelbschwanz-Thunfisch, Meerbrasse, Heilbutt, Stachelmakrele (yellow
jack), Karpfen, Forelle, Aal, Welsen (cat fish), Garnelen und insbesondere
Lachs angepasst werden. Die speziellen (physikalischen und Ernährungs-)Anforderungen
für jede dieser Fischarten ist dem Fachmann bekannt.
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Das
Verfahren zur Herstellung der Pellets der vorliegenden Erfindung
kann einen weiteren Schritt der Behandlung der Pellets mit Dampf
für 1 bis 30 Sekunden umfassen. Dieser einfache Prozess
ermöglicht es, die Oberfläche der Pellets zu härten.
Die Dicke der gehärteten Schicht nimmt mit der Dauer der
Dampfbehandlung zu und beeinflusst das Sinkverhalten der erhaltenen
Pellets. Somit kann diese Dampfbehandlung dazu verwendet werden
sicherzustellen, dass die Pellets die richtige Schwebfä higkeit
besitzen. Es verbessert auch die Beständigkeit der Pellets
gegenüber physikalischem Stress, zum Beispiel während
Lagerung, Transport und Vertrieb. Die Nachbehandlung sollte ausreichen,
die Oberfläche zu härten, wobei das Weizengluten
vital bleibt.
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Außerdem
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, in dem die Proteine
aus Schritt a) eine effektive Teilchengröße besitzen,
damit in Schritt d) geeignete Pellets erhalten werden, genauer gesagt,
mindestens 15 Gew.-% der Proteine (basierend auf der Trockensubstanz)
besitzen eine Teilchengröße von 200 μm oder
mehr. Die geeignete Teilchengröße verhindert unter
anderem, dass die Anlage zur Herstellung der Pellets durch staubendes
Proteinmaterial blockiert wird. Insbesondere liefert vitales Weizengluten
einer Teilchengröße von 200 μm oder mehr
bessere Ergebnisse bei der Pelletbildung.
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Schließlich
betrifft die Erfindung Fischfutter, das die Pellets der vorliegenden
Erfindung und zusätzlich geeignete Fischfutterbestandteile
umfasst. Solche geeigneten Fischfutterbestandteile können,
ohne uns selbst einzuschränken, Lipide, ein oder mehrere
Kohlenhydrate, Vitamine und Mineralien, die für die Ernährung
von Fischen erforderlich sind, Aminosäuren, Pigmente, Antioxidantien,
Farbmittel, Enzyme, Carotenoide, Konservierungsstoffe, Pro- und/oder
Prebiotika, Spurenelemente und andere Verbindungen, die für
gewöhnlich in geringen Mengen in Futterzusammensetzungen
eingesetzt werden, einschließen.
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Die
vorliegende Erfindung hat mindestens die folgenden Vorzüge:
- – Während des Transports
der Pellets wird eine Staubbildung verhindert und das Entladen von
den Transportmitteln ist effizienter.
- – Die Pellets bewirken auch eine effizientere Verteilung
des Materials, wenn die Tiere gefüttert werden.
- – Das Einbringen dieser Pellets in Fischfutter ist
effizienter.
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Die
Erfindung wird nun ausführlicher anhand der folgenden nicht-einschränkenden
Beispiele beschrieben.
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Beispiele
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Beispiel 1
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25
kg vitales Weizenglutenmehl (C*Gluvital 21000 – Cargill)
wurde kontinuierlich aus einem vertikalen Mischer in eine Vorbehandlungsvorrichtung
mit rotierender Achse, die mit Schaufeln ausgestattet ist, überführt, in
die Dampf zugeführt wurde, was eine Temperatur des Weizenglutens
von 50–55°C und eine Wasserzufuhr zwischen 1 und
3% zur Folge hatte.
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Das
vorbehandelte Weizengluten wurde in eine Robinson Milling (UMT)-Einwalzen-Laborpresse
(labor monoroll press), die mit einer 4*50 mm-Pressform mit Düsenöffnungen
mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm
ausgerüstet ist, befördert. Die Pellets wurden
gesiebt und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die Weizenglutenpellets
waren nach erneutem Mahlen vital.
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Beispiel 2
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25
kg von Mischungen aus vitalem Weizenglutenmehl (C*Gluvital 21000 – Cargill)
und Maisglutenmehl (C*13871 – Cargill) in verschiedenen
Verhältnissen (siehe Tabelle 1) wurden kontinuierlich aus
einem vertikalen Mischer in die gleiche Vorbehandlungsvorrichtung überführt,
in der erneut Dampf zugeführt wurde, was eine Temperatur
des Mehls von 50 bis 55°C und eine Wasserzufuhr von max.
3% zur Folge hatte.
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Die
behandelten Gemische wurden durch die gleiche Presse geschickt,
gesiebt und auf Zimmertemperatur abgekühlt.
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Das
Weizengluten in den Pellets war nach erneutem Mahlen vital. Tabelle 1:
| Gemisch | Vitales
Weizenglutenmehl% | Maisglutenmehl% |
| 1 | 75 | 25 |
| 2 | 80 | 20 |
| 3 | 85 | 15 |
| 4 | 90 | 10 |
| 5 | 95 | 5 |
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Beispiel 3
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Bei
Zimmertemperatur wurde vitales Weizenglutenmehl (C*Gluvital – Cargill)
kontinuierlich aus einem Silo in die Vorbehandlungsvorrichtung,
einen Turbulator-Mischer mit Dampfeinspritzung, überführt.
Dampf wurde zugeführt, um Temperaturen im Bereich von 50–55°C
und eine Feuchtigkeitszunahme des Mehls von 2% zu erzielen.
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Die
behandelten Produkte wurden kontinuierlich in eine Heessen V3-30-Presse
mit hydraulischer Walzenanpassung überführt. Die
Presse war mit einer 3*65 mm-Pressform ausgerüstet. Die
Pellets wurden abgekühlt und gesiebt. Das Weizengluten
war nach einem Mahlen der Pellets noch vital.
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Beispiel 4
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Gemische
verschiedener Verhältnisse (siehe Tabelle 2) von vitalem
Weizengluten (C*Gluvital – Cargill) und Maisglutenmehl
(C*13871 – Cargill) wurden einem Vorbehandlungsschritt
(Turbulator-Mischer mit Dampfeinspritzung) zugeführt. Dampf
wurde zugeführt, um Temperaturen des Mehls in einem Bereich
von 50–55°C zu erzielen und um eine Feuchtigkeitszunahme
von 2% zu erzielen. Die behandelten Produkte wurden kontinuierlich
in eine Heessen V3-30-Presse mit hydraulischer Walzenanpassung geleitet.
Die Presse war mit einer 3*65 mm-Pressform ausgerüstet.
Die Pellets wurden abgekühlt und gesiebt.
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Das
Weizengluten war nach einem Mahlen der Pellets noch vital. Tabelle 2:
| Gemisch | Vitales
Weizengluten% (kg/kg Gemisch) | Maisglutenmehl%
(kg/kg Gemisch) |
| 1 | 75 | 25 |
| 2 | 80 | 20 |
| 3 | 85 | 15 |
| 4 | 90 | 10 |
| 5 | 95 | 5 |
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Beispiel 5
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Vitales
Weizengluten (C*Gluvital – Cargill) wurden aus einem Silo
mit einer Geschwindigkeit von 6,5 Tonnen pro Stunde in eine Vorbehandlungsvorrichtung
(mit rotierender Achse mit Schaufeln ausgestattet) überführt.
Dampf wurde zugeführt, um Temperaturen in einem Bereich
von 69 bis 80°C und eine Feuchtigkeitszunahme von 1 bis
2% zu erzielen. Die behandelten Produkte wurden kontinuierlich in
eine CPM 3000-Pelletpresse überführt. Die Presse
war mit einer 6*65 mm-Pressform ausgerüstet. Die Pellets
wurden gesiebt und abgekühlt. Das Weizengluten war nach
diesem Pelletierungsschritt noch vital. 500 Tonnen Weizenglutenpellets
wurden hergestellt.
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Beispiel 6
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25
kg Maisglutenmehl (C*13871) wurde kontinuierlich aus einem vertikalen
Mischer in eine Vorbehandlungsvorrichtung mit rotierender Achse,
die mit Schaufeln ausgestattet ist, überführt,
in die Dampf zugeführt wurde, was eine Temperatur des Maisglutens
von 45°C bis 75°C und eine Wasserzufuhr von maximal
3% zur Folge hatte.
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Das
vorbehandelte Weizengluten wurde in eine Robinson Milling (UMT)-Einwalzen-Laborpresse
befördert, die mit einer 4*50 mm-Pressform (Düsenöffnungen
mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm)
ausgerüstet ist. Die Pellets wurden gesiebt und auf Zimmertemperatur
abgekühlt. Die Maisglutenpellets waren nach erneutem Mahlen
vital.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 98/49904 [0004]
- - WO 97/22265 [0005]
- - EP 0711510 [0006]
- - US 5102671 [0007]
- - EP 0838159 [0008]
- - EP 1527700 [0009]
- - US 6309680 [0010]