DE2345129B2 - Verfahren zum Abtrennen von Gluten aus Weizenmehl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Gluten aus Weizenmehl, bei dem das Weizenmehl in Wasser dispergiert und die Dispersion durch Zentrifugieren in schwere und leichte Teile (Phasen) getrennt wird.

Der Stand der Technik hinsichtlich Verfahren zum Trennen von Stärke und Gluten aus Weizenmehl ist von Kerr (Chemistry and Industry of Starch, 2nd. Ed., 99-115, 1950, Academic Press, New York) und von Knight (The Chemistry of Wheat Starch and Gluten and their Conversion Products, 1-39, 1965, Leonhard Hill, London) zusammenfassend dargestellt.

Die Methode nach Martin aus dem Jahr 1835, die gegenwärtig fast ausschließlich industriell in ihren verschiedenen Anwendungsformen benutzt wird, beinhaltet, zunächst mit einer geringen Menge Wasser einen Teig anzusetzen. Nach einer hinreichenden Setzzeit wird der Teig unter gleichzeitiger kontinuierlicher Wasserzugabe geknetet. Auf diese Weise wird die Stärke allmählich aus dem elastischen Gluten herausgewaschen, wodurch sowohl die Stärke als auch das Gluten schließlich voneinander in sehr reine Teile getrennt werden; dieses Verfahren erfordert aber die Anwendung großer Wassermengen. Normalerweise rechnet man mit der Verwendung von 10- bis 17facher Menge an Wasser bezüglich der Mehlmenge für die Durchführung des Verfahrens nach Martin, und man muß damit rechnen, daß gewöhnlich etwa 8 bis 10%, sogar bis zu 20% des Trockengehaltes an Mehl (lösliche Salze und Proteine, freier Zucker und dergl.) im verdünnten Abwasser verlorengehen, dessen Behandlung ein Problem darstellt, dessen wirtschaftliche Lösung schwierig ist. Bei den besten Anwendungsmethoden des Verfahrens nach Martin ist nur eine Verminderung der benötigten Wassermenge auf das 6fache der Mehlmenge erreicht worden.

Gemäß einiger jüngerer Verfahren, nämlich nach dem sog. »Schlag«-Verfahren (R. A. Anderson, V. F. Pfeifer, E.B. Lancaster: Continuous Batter Process for Separating Gluten from Wheat Flour, Cereal Chemistry 35,1958, und R. A. A η d e r s ο η, V. F. Pfeifer, E. B. Lancaster, C. Vojnonovich, E. L. Griffin: Pilot Plant Studies on the Continuous Batter Process to Recover Gluten from Wheat Flour, Cereal Chemistry 37,180-188,1960) und nach dem sog. »Fesca«-Verfahren (D. A. F e 11 e r s, P. H. J ο h η s t ο η, S. Smith, A. P. Mossman, A. D. Shepherd: Process for Protein-Starch Separation in Wheat Flour, Food Technology, 23, 162-166, 1969, und P. H. J. Johnston, D. A. Fellers: Process for Protein-Starch Separation in Wheat Flour. 2. Experiments with a Continuous Decanter-Type Centrifuge, journal of Food Science, 36, 649-652, 1971), erfolgt die Trennung von Protein und Stärke aus einem frei fließenden Wasser-Mehl-Gemisch.

Nach dem »Schlag«-Verfahren (Anderson und andere, 1958, 1960) schwebt das Weizenmehl in warmem Wasser in einem Mischer, und zwar in einem Verhältnis von 1:1 bis 1,8, abhängig von der Mehlqualität, so daß ein gleichförmiger, pumpbarer, dünner Teig erzielt wird, d. h. ein Schlagteig, und zwar bei einer Temperatur von etwa 40—50⁰C. Nach einer hinreichenden Mischzeit wird der Teig in eine Pumpe geschickt, der gleichzeitig kaltes Wasser zugeführt wird. In der Pumpe trennt sich das Gluten von der Stärke in Form kleiner geronnener Niederschläge, die dann aus der Stärkemilch mittels Aussieben herausgetrennt werden. Das so getrennte Gluten wird in Pumpen entsprechenden Typs gewaschen, und zwar einmal oder mehrmals, um so vollständig wie möglich die Stärke und andere Komponenten des Weizens vom Gluten zu entfernen. Aber auch bei diesem »Schlag«-Verfahren ist die Gesamtmenge an benötigtem Wasser etwa das 1Of ache bezüglich der verarbeiteten Mehlmenge.

Nach der »Fesca«-Methode wird die Mehl-Wasser-Mischung einfach zentrifugiert, wodurch eine schwere Phase gewonnen wird, die relativ reine Stärke enthält, sowie eine frei fließende leichte Phase, die das Gluten, Stärke geringerer Qualität, die löslichen Bestandteile des Mehles usw. enthält.

Nach der jüngsten Patentanmeldung zum »Fesca«- Verfahren (F e 11 e r s u. a, 1969) werden das Mehl und das Wasser bei 25 bis 30⁰C in einem Verhältnis von 1 :1,2 bis 2,0, abhängig von der Mehlqualität, gemischt, und die Mischung wird sorgfältig dispergiert und zentrifugiert, wodurch die Stärke, mit einem Trockengehalt von ungefähr 56% und einem Proteingehalt von ungefähr 0,9 bis 1,5%, und ein Proteinkonzentrat, mit einem Trockengehalt von ungefähr 17 bis 25% und einem Proteingehalt von ungefähr 30—40%, als getrennte Teile erhalten werden. Bei diesem Verfahren ist das Gluten nicht vom Proteinkonzentrat getrennt.

Gemäß einer älteren Patentanmeldung zum »Fesca«- Verfahren wird das Mehl mit einer wäßrigen NaCl-Losung gemischt und zentrifugiert, wodurch zwei getrennte Teile erhalten werden, nämlich ein Stärkeanteil und ein Proteinanteil. Aus dem Proteinanteil werden die löslichen Komponenten des Mehles aus dem Gluten und der minderwertigen Stärke ausgeschieden, indem man die festen Bestandteile sich niederschlagen läßt und die Wasserphase, die die löslichen Komponenten enthält, abgießt. Das Gluten wird aus dem Sediment durch Auswaschen mit Wasser getrennt.

Im Gegensatz zu all diesen bekannten Verfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausscheiden des Gluten aus Weizenmehl anzugeben, bei dem für Trennung der Stärke und des festen Glutens voneinander nur eine sehr geringe Wassermenge benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den leichten Anteil bei Temperaturen zwischen 3O⁰C und 50⁰C zehn bis neunzig Minuten ruhen läßt, danach Wasser zufügt, die Mischung heftig bewegt und die so erhaltenen großen Gluten-Agglomerate ausscheidet

Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren stellt also in gewisser Weise eine Weiterentwicklung der »Fesca«-Methode dar, nämlich in einer Weise, daß ein Proteinkonzentrat erzielt wird, von dem nach einer hinreichenden Ruhe- oder Reaktionszeit durch ge-

eignete Behandlung unter Verwendung von Prozeßwasser, d. h. von Wassermenge, die bei den verschiedenen Stadien des Verfahrens ausgeschieden werden, das natürliche Gluten mit einem Proteingehah von wenigstens 80%, bezogen auf die trockene Masse, abgetrennt wird, bei fast vollständiger Gewinnung aus dem Mehl.

Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn ein Proteinkonzentrat bei einer Temperatur von 50 bis 30⁰C über eine Zeitspanne von 10 bis 90 Min. gehalten wird, das Gluten während seiner Wasseranlagerung kleine fadenförmige Ansammlungen bildet, und daß, wenn diese zusammen mit Wasser oder Prozeßwasser in einen Mischer des Typs einer Stiftmühle gegeben werden, das Gluten vollständig hydriert wird und in Form von großen elastischen Ansammlungen von den anderen festen Bestandteilen wie minderwertiger Stärke, Fasern u. dgl. und von der Wasserphase, in der die löslichen Komponenten des Mehles enthalten sind, getrennt werden kann. Solche Ansammlungen werden auch als Agglomerate bezeichnet

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß die Stärke und das natürliche Gluten gemäß dem erfinclungsgemäßen Verfahren in einem praktisch kontinuierlichen Arbeitsgang aus dem Weizenmehl unter Verwendung des Prozeßwassers gewonnen werden können, wobei die Verweilzeit des Materials, das der Behandlung unterliegt, in der Trennvorrichtung kurz ist.

Als besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bisher bekannten Verfahren sind hervorzuheben:

- das neue Verfahren erlaubt mit einfachen Mitteln das kontinuierliche Trennen von Mehl in reine Stärke und sehr reines natürliches Gluten, das, bezogen auf die Trockensubstanz, wenistens 80% Protein enthält;

- die Verweilzeit des diesem Verfahren unterworfenen Materials ist kurz, was die bakterielle Verunreinigung gering hält;

- die insgesamt erforderliche Wassermenge ist gering im Verhältnis zur bearbeitenden Menge an Mehl;

- bezüglich der Mehlmenge ist die Menge anfallenden Abwassers gering, und es enthält in relativ konzentrierter Form die löslichen Bestandteile des Mehles, wodurch deren leichte Rückgewinnung ermöglicht wird.

Wesentlich im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren ist der Effekt, daß dann, wenn die Hauptmenge an Stärke aus der Mehl-Wasser-Dispersion entfernt ist, und der Rest des Ausgangsmaterials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, das Gluten keine teigähnliche elastische Masse mehr bildet, aus der das reine Gluten nur mittels einer großen Wassermenge ausgewaschen werden kann, sondern daß es statt dessen Ansammlungen bildet, aus denen das reine Gluten mit einer geringen Wassermenge abgetrennt werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zum erfindungsgemäßen Verfahren, die unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Blockdiagramm erläutert werden. Das Blockdiagramm illustriert nur eine mögliche Anordnung von Vorrichtungen zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens und soll es nur erläutern; andere Realisierungsformen sind im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Mehl 1 in einem Mischer 3 kontinuierlich in frischem Wassier und/oder Prozeßwasser 2 aufgeschlämmt, und zwar im Verhältnis von 1 :1,2 bis 2,0 abhängig von der Qualität des Mehles. Diese Suspension wird in einen Mischer 4 gepumpt, in dem das Mehl so mit dem Wasser dispergiert wird, daß sich eine einheitliche Dispersion ergibt. Diese Dispersion wird ;n eine Zentrifuge 5 gepumpt, die kontinuierlich die Dispersion in eine

ίο schwere Phase und eine leichte Phase trennt !Die schwere Phase, d. h. die Stärke, wird in eine Wascheinheit 7 gepumpt, wo Wasser 6 zugefügt wird, und die ausgewaschene Stärke wird in einen Trockner 8 gegeben. Das Prozeßwasser 9 wird in den Prozeßablauf zurückgeführt.

Die leichte Phase, d. h. das Proteinkonzentrat, wird mittels des Prozeßwassers oder eines Wärmetauschers auf eine geeignete Temperatur erhitzt und dann in ein Ruhegefäß 10 gepumpt Aus diesem wird das Protein-Konzentrat kontinuierlich, zusammen mit Prozeßwasser 12, in einen Mischer 11 weitergeleitet, in dem das Gluten aufgrund der Einwirkung der Mischerflügel aus der Wasserphase, d. h. der Stärkemilch, die die Stärke geringerer Qualität und andere Feststoffe und lösliche Bestandteile des Mehles enthält, in Form großer Ansammlungen abgeschieden wird. Die Mischung aus der Gluten-Ansammlung und der Stärkemilch wird kontinuierlich an einen Abscheider 13 weitergegeben, in dem die Gluten-Ansammlungen von der Stärkemilch getrennt werden. Mit den Gluten-Ansammlungen wird danach ein Trockner 14 beschickt Die Stärkemilch aus dem Abscheider 13 wird in eine Zentrifuge 15 gepumpt, in der die Stärke geringerer Qualität und die anderen festen Bestandteile von der Wasserphase getrennt und in einen Trockner 16 gepumpt werden. Ein Teil des Prozeßwassers 17, das die löslichen Bestandteile des Mehles enthält, wird in den Verfahrensablauf zurückgegeben, und der Rest wird ausgeschieden.

Beispiel 1

In einer Versuchsanlage entsprechend dem Blockdiagramm wurde Mehl kontinuierlich mit einem Durchsatz von 110 kg je Stunde behandelt. Die Temperatur des (Suspensions-)Wassers 2 war so eingestellt, daß die Temperatur des Proteinkonzentrats nach der trennenden Zentrifuge 5 etwa 40° C betrug. Die Reaktionszeit oder Verweilzeit im Ruhegefäß 10 betrug 30 Min. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in nachstehender Tabelle zusammengefaßt:

Produkt	Trocken substanz %	Protein gehah auf trockener Basis %	Trockene Aus beute in % auf Basis des trockenen Mehles
Stärke	86,0	0,5	58,8
Gluten	90,2	82,0	15,4
Minder wertige Stärke	88,0	5,6	20,9
Ausfluß	3,9	15,5	4,9

Die Gesamtmenge an benutztem Wasser betrug bei einem Probedurchlauf das 2,1Ofache der Menge des benutzten Mehles, und das Verhältnis der ausgeschiedenen Menge an Ausfluß zur Menge an benutztem Mehl

betrug 1,06. Die für diesen Versuch benutzte Mehlmenge betrug etwa 700 kg.

Beispiel 2

Fünf Versuchsdurchläufe gemäß der Diagrammdarstellung bzw. den Gegebenheiten, die dem Beispiel 1 zugrunde lagen, wurden durchgeführt, wobei die Temperatur des Wassers 2 jeweils so gewählt wurde, daß die Temperatur des Protein-Konzentrats hinter der trennenden Zentrifuge 5 gerade 30,35,40,45 bzw. 5O⁰C betrug. Bei jeder Temperatur wurde die Verweilzeit oder Reaktionszeit in dem Ruhegefäß 10 anders eingestellt, wobei die nachfolgend angegebenen weilzeiten maximalen Gewinn an Gluten ergaben:

Versuch Nr.	Temperatur des	Verweilzeit in Minuti
	Protein-Konzen	für einen maximalen
	trates in 0C	Glutengewinn
1	30	90
2	35	45
3	40	30
4	45	15
5	50	10

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Abtrennen von Gluten aus Weizenmehl, wobei das Weizenmehl in Wasser gemischt wird und die Dispersion durch Zentrifugieren in einen schweren und einen leichten Anteil getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den leichten Anteil bei Temperaturen zwischen 30⁰C und 50⁰C zehn bis neunzig Minuten ι ο ruhen läßt, danach Wasser zufügt, die Mischung heftig bewegt und die so erhaltenen großen Gluten-Agglomerate ausscheidet.