DE2353970A1

DE2353970A1 - Verfahren zur entfernung von geschmacksstoffen aus oelhaltigen samenprodukten

Info

Publication number: DE2353970A1
Application number: DE19732353970
Authority: DE
Inventors: Rudolph William Youngquist
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-27
Publication date: 1974-05-02
Also published as: CA1023611A; GB1385600A; FR2204366B1; IT1048149B; IE38432B1; IE38432L; JPS505406A; FR2204366A1; NL7314856A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHAR EGGSRT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 1 S.Oktober 1973 Ha/Stü/198

The Promoter & Gamble Company,

3o1 East Sixth Street, Cincinnati, Ohio, USA

Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen aus Ölhaltigen Samenprodukten.' -

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen aus ölhaltigen Samenprodukten durch Lösungsmittelextraktion.

Durch die Entfernung von Geschmadksstoffen sollen unerwünschte Geschmacksrichtungen aufgehoben werden, die für bestimmte ölhaltige Samen charakteristisch sind, insbesondere für Sojabohnen, so daß das von den Geschmacksstoffen befreite Produkt als organoleptisch mild bezeichnet werden kann. Der Ausdruck "ölhaltige Samenprodukte" umfaßt ölhaltige Samen, wie.Baumwollsamen, Sojabohnen, Rübsamen, Erdnüsse und Kopra unabhängig vom Verfahrensstadium, in dem sich die Samen befinden. So sind'beispielsweise die bei Sojabohnen typisch in der Industrie anzutreffenden Produkte Flocken, Schrotmehl, Pulvermehl, Konzentrate und Extrakte. Diese Sojabohnenprodukte haben eine definierte Fachbezeichnung erlangt, die nächfolgend erklärt wird. Jedoch sind bestimmte Produkte

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mit bedeutender Eignung soweit durch Hitzebehandlung denaturiert und makroskopisch verändert worden, daß Lösungsmittelextraktionen eigentlich ohne Effekt sind. Beispielsweise ist im großen hergestelltes Schrotmehl von Sojabohnen oft soweit während des Röstens zerstört worden, daß eine ausgetrocknete oder ausgebrannte Oberfläche der Mehlpartikel den Eintritt von Lösungsmitteln in das Innere verhindert. In solchen Fällen ist die Wiederzerkleinerung des Produktes erforderlich, um für das Lösungsmittel eine weniger zerstörte Oberfläche freizulegen. Schließlich umfassen die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Apparaturen für Lösungsmittelextraktionen und die durchgeführten Handhabungsschritte alle herkömmlichen Vorrichtungen und Techniken der gewerblichen satzweisen oder kontinuierlichen Lösungsmittelextraktion.

Nach dem Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen aus ölhaltigen Samen, insbesondere aus Sojabohnen wegen ihres unangenehmen Geschmacks, der blumenreich,aber korrekt, als bitter, grünbohnig, kehlenkratzend, farbartig, lösungsmittelartig, pappig und ähnlich, einzeln oder im Zusammenhang, bezeichnet wird. Bisher ist noch kein vorteilhaftes, im großen durchführbares· Verfahren entwickelt worden, um diese unerwünschten Geschmacksstoffe zu entfernen. Diese Tatsache führt bei gelegentlicher kritischer Beurteilung des Standes der Technik zu dem alten Sprichwort: "Es schmeckt noch wie Sojabohnen". ' .

Sojabohnen sind von außerordentlicher wirtschaftlicher Bedeutung als Öl- und als Protein-Quelle. Unter dem

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Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, Geschmacksstoffe zu entfernen, werden Sojabohnen als Proteinquelle betrachtet. Insbesondere gilt das in denjenigen Fällen, in denen die Milde von Sojaprotein ein absolutes Erfordernis ist, d.h. wenn das Sojaprotein schließlich, in Produkte eingearbeitet wird, die nicht stark gewürzt sind, so daß der charakteristische Geschmack der Sojabohnen nicht überdeckt wird.

Ein weiterer Mangel der bekannten Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen, insbesondere hinsichtlich der Sojabohnen, besteht darin, daß als Folge der Verfahrensführung (z.B. Dampfextraktion, Extraktion mit heißem Alkohol und verschiedene kaustische Behandlungen) , Sojaprotein weitgehend denaturiert wird. Somit wird die Brauchbarkeit des Proteins für anschließende Verwendungen in Produkten beeinträchtigt, die das intakte ursprüngliche Verhalten des Proteins erfordern. Zu den durch Denaturierung aufgehobenen Eigenschaften zählen die Wasserlöslichkeit, Kolloidbildung (wässrige Dispersionen und Gele) und die Fähigkeit der Hitzefällung. Somit versagen die bekannten Verfahren nicht nur bei der Gewinnung eines , mildschmeckenden Sojaproteinproduktes, sondern sie führen in vielen Fällen zu einer erheblichen Denaturierung ......

Es gibt eine Vielzahl von Sojabohnenprodukten von kommerzieller Bedeutung. Neben den intakten und enthülsten .feldgetrockneten vollfetten Bohnen gibt es vollfette und entfettete Flocken sowie vollfette und entfettete Schrotprodukte von Sojabohnen, die durch Zerkleinern der ganzen enthülsten Bohnen oder der entfetteten Flocken erhalten werden. Entfettetes

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pulvriges Sojabohnenmehl ist dem entfetteten- Schrot ähnlich, unterscheidet sich jedoch von ihm durch einen feineren Verteilungsgrad. Als Sojabohnenkonzentrat werden solche Produkte von Sojabohnen bezeichnet, die zur Steigerung ihres Proteingehalts im wesentlichen entfettet und von unterschiedlichen Kohlenhydratmengen befreit worden sind.. Der Ausdruck "Sojabohnenextrakt" wird zur Kennzeichnung von Sojaprotein verwendet, das üblicherweise durch Extraktion von Konzentrat oder entfettetem Schrot mit sauren oder alkalischen wässrigen Lösungen und Ausscheidung des gelösten Proteins an seinem isoelektrischen Punkt erhalten wird.

Der charakteristische Sojabohnengeschmack ist soweit beständig, daß sogar ein nach den herkömmlichen Methoden hergestellter Sojabohnenextrakt als nicht ausreichend

mild bezeichnet werden kann. Folglich sind Produkte aus den ersten Verfahrensstufen, wie entfettete Flocken und Schrot, in den meisten Fällen gänzlich ungeeignet, um zu Nahrungsmitteln verarbeitet zu werden. ·

Beispiele für bekannte Verfahren finden sich in folgenden Druckschriften: 48 Cereal Chemists 640 (1971), US-PS 2 278 67o, US-PS 3 o43 826 und BE-PS 772 811.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ölhaltige Samenprodukte durch Lösungsmittelextraktion von Geschmacksstoffen zu befreien, um ein organoleptisch mildes Produkt herzustellen.

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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist darin zu sehen, ölhaltige Samenprodükte ohne wesentliche Beeinträchtigung des Verhaltens des natürlichen Proteins von 'Geschmacksstoffen zu" befreien. Bei dieser doppelten Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung handelt es sich also darum, die Entfernung von Geschmäck'sstöf fen zu optimieren und die^efeekannten Verfahren häufig nebenbei auftretende Denaturierung auf ein'Mindestmaß zu reduzieren. . ·"

Die Erfindung betrifft eine Lösungsmittelextraktion zur Entfernung von Geschmacksstoffen, um ein organoleptisch mildes Erzeugnis aus verschiedenen Produkten ölhaltiger Samen zu gewinnen. Dabei besteht das'der Extraktion satzweise oder kontinuierlich zugeführte Lösungsmittel aus einer einzigen Mischphase aus einem nichtpolaren verzweigten, linearen oder cyclischen Kohlenwasserstoff mit 5 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen, einem schwachpolaren sauerstoffhältigen organischen Lösungsmittel mit T bis etwa 12 Kohlenstoffatomen und Wasser.

: entfetteten Wenn das ölhaltige Material aus Söjabohnenflocken besteht, wird vorzugsweise ein Lösungsmitteisystem gewählt, das eine Einzelphasenmischung aus drei Komponenten darstellt, die^raus einem linearen, verzweigten 'oder cyclischen Kohlenwasserstoff eines Siedepunktes unter 2oo C mit 5 bis etwa 1o Kohlenstoffatomen, einem primären, sekundären oder tertiären Alkohol' mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen und Wasser in den folgenden Gewichtsverhältnissen besteht:'von etwa

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5o bis etwa 9o : von etwa 1o bis etwa 5o : von etwa 1o bis etwa o,1.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen aus ölhaltigen Samenprodukten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß folgende Verfahrens stufen durchlaufen werden.:

a) Inberührungbringen eines ölhaltigen Samenproduktes eines Feuchtigkeitsgehaltes von etwa ο bis 16 Gew.% in einer flüssigen Grenzzone mit einer aus drei Komponenten gebildeten einzigen Lösungsmittelphase, die zu etwa 3o bis 9o Gew.% aus einem nichtpolaren linearen, verzweigten oder cyclischen Kohlenwasserstoff mit 5 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen sowie einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck von unter etwa 2oo°C, aus einem schwachpolaren sauerstoffhaltigen Lösungsmittel mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen und aus Wasser im Gleichgewicht in der bevorzugten Menge von etwa 1o bis etwa o,1 Gew.% besteht, wobei die Temperatur zwischen etwa 3o°C und dem Siedepunkt der Lösungsmittelphase liegt,

b) Entfernung der Lösungsmittelphase zur Gewinnung eines organoleptisch milden Produktes. '

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der feste Rückstand (z.B. ein mildes Sojabohnenschrotmehl) der mit dem vorstehend beschriebenen Dreikomponentenlösungsmittel durchgeführten Extraktion zur Entfernung von verbleibenden nichtproteinischen Verbindungen weiterbehandelt . So kann beispielsweise das von Geschmacksstoffen befreite Schrotmehl vor der Befreiung von Lösungsmitteln mit einer Mischung aus. Wasser und etwa 5o bis 95 Gew.% eines Alkohols mit .1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen behandelt werden, um nicht zu den Proteinen zählende Stoffe herauszulösen, so daß der nach der Entfernung des Lösungsmittels anfallende feste Rückstand
■+) zu etwa 65 bis 1o Gew.%

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zu etwa 55 bis 80 Gew.% aus Protein besteht.Er kann nach bekannten Verfahren weiterverarbeitet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß ölhaltige Samenprodukte durch eine Lösungsmittelextraktion mild erhalten werden können, bei del: die entscheidende Bedeutung der Aufrechterha.ltung eines dynamischen Gleichgewichts zwischen der inneren Feuchtigkeit des ölhaltigen Samenmaterials und dem Wasser im LÖsungs-. mittelsystern beachtet wird. Darüber hinaus wird durch die Aufrechterhaltung dieses dynamischen Gleichgewichts mit bestimmten ausgewählten Lösungsmittelsystemen nicht nur das ölhaltige Material von dem scheinbar nicht behebbaren charakteristischen Geschmack befreit, sondern das geschieht ohne ausgedehnte, irreversible Denaturierüng der Proteinkomponente.

Es ist von grundlegender Bedeutung, daß das genannte, aus drei Komponenten bestehende Lösungsmittelsystem einen Gesamtcharakter von nicht polarer Natur hat, was entscheidend für die Erfordernisse einer Extraktion von Lipoiden ist. Es ist außerdem entscheidend, daß das Lösungsmittelsystem aus einer einzigen Phase besteht. Bezeichnenderweise schwankt die Konzentration des Wassers zwischen dem kleinen Wert von o,1 bis zu dem großen Wert von 1o Gew.%,: wobei der obere Wert die maximal zulässige Konzentration des Wassers wiedergibt, bei der noch keine Phasentrennung des gewählten Dreikomponentensystems auftritt. Bei Auftreten einer Phasentrennung besteht die große Wahrscheinlichkeit, daß eine Phase hohen Wassergehalts bei erhöhter Temperatur die Denaturierung des Proteins bewirkt. Folglich liegt der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt der ölhaltigen, zu extrahierenden

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Samenprodukte zwischen etwa 1,o und etwa 16 Gew.%, d.h. unter oder innerhalb des normalen Feuchtigkeitsbereichs, um keine plötzliche Phasentrennung zu riskieren, die bei der Behandlung von ölhaltigen Samenprodukten auftreten kann, die auf einen unnatürlich hohen Feuchtigkeitsgehalt, z.B. bis zur wahrnehmbaren Nässe, gebracht worden sind.

Repräsentative Beispiele von nicht-polaren linearen, verzweigten und cyclischen Kohlenwasserstoffen als geeignete Hauptkomponente des genannten Dreikomponenterilösungsmittels sind solche Verbindungen, die 5 bis etwa 12 Kohlenstoffatome aufweisen und einen normalen Siedepunkt unter etwa 2oo°C haben. Dazu gehören beispielsweise 1-Hexen, Hexan, Cyclohexan, 1,3-Dimethylcyclohexan, Cyclohexen, 4-Methylcyclohexen, Cyclopentan, Cyclooctan, Cyclohepten, 3-Äthylpentan, 2-Penten, Octan, Nonan, Decan und 1-Decen.

Repräsentative Beispiele für geeignete schwachpolare sauerstoffhaltige organische Lösungsmittel sind primäre, sekundäre und tertiäre aliphatische Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, 1-, 2- und 3-Hexanol, Allylalkohol, 2,3-Hexandiol und Äthylenglykol, aliphatische und cyclische Äther, Ester, Ketone und Aldehyde, wie Aceton, Äthylacetat, 3-Methoxypropanol und Dioxan.

In der Praxis wird die Zusammensetzung des für die Zwecke der Erfindung geeigneten besonderen Lösungsmittelsystems zuerst von der Mischbarkeit des nichtpolaren und schwachpolaren Beständteils bestimmt. Vorzugsweise wird die nichtpolare Komponente als Hauptbestandteil und in einem Konzentrationsbereich von etwa 5o bis 9o Gew.% gewählt/ Die schwach-

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polare Komponente bildet das zweite Lösungsmittel vorzugsweise in einem Bereich von etwa Io bis 5o Gew.-%. Die dritte entscheidende Komponente, das Wasser, wird durch das Gleichgewicht erfaßt.- Vorzugsweise wird Wasser in Mengen von etwa o,5 bis 9 Gew.% eingesetzt. Die maximale. Wasserkonzentration kann leicht durch ,den Beginn der Phasentrennung bestimmt werden. Es wurde in der Praxis gefunden, daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Wasserkonzentration nahe der maximalen Löslichkeit liegt. Solche Merkmale sind leicht durch die Darstellung und Auswertung von Phasendiagrammen aufzufinden.

Die am häufigsten bevorzugten Lösungsmittelsysteme sind diejenigen, bei denen die nichtpolare Komponente aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: lineare, verzweigte und cyclische Kohlenwasserstoffe eines Kochpunktes bei Atmosphärendruck unter 2op°C und mit 5 bis Io Kohlenstoffatomen, wie Pentan, Hexan, Hexen, Cyclohexan und Cyclooctan. Die schwachpolare Komponente ist in diesem Fall aus der folgenden Gruppe ausgewählt: primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Repräsentative Beispiele für derartige bevorzugte, drei Komponenten enthaltende Lösungsmittelsysteme sind: Hexan/Äthanol/ Wasser, Hexan/Methanol/Wasser,. Cyclohexan/Isopropanöl/Wasser und Cyclohexan/Äthanol/Wasser.

Das am häufigsten gewählte Lösungsmittelsystem besteht aus Hexan, Äthanol und Wasser mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent:' Hexan von etwa 3o bis 9o, vorzugsweise von 5o bis 9o, besonders bevorzugt von 5p bis 65, Äthanol von etwa Io bis 65, vorzugsweise von Io bis 5o, besonders bevorzugt von 32 bis 48, und Wasser von etwa o,l bis lo, vorzugsweise von o,5 bis 9, besonders bevorzugt von 1 bis 4 %.

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- -to -

Wie vorstehend ausgeführt, kann die vorliegende

besonders
Erfindung/nützliche Anwendung bei der Entfernung von Geschmacksstoffen aus ölhaltigen Samenprodukteh, wie Baumwollsamen, Erdnüsse, Kopra, Rübsamen und Sojabohnen, finden. Neben der wirksamen Entfernung von Geschmacksstoffen lassen sich mit der vorliegenden Erfindung auch gewisse, nicht nahrhafte Anteile extrahieren, z.B. insbesondere Gossypolanteile von Baumwollsamen. In wirtschaftlicher Hinsicht sind Sojabohnen dasjenige ölhaltige Samenprodukt von vorrangiger Bedeutung. Obwohl keine theoretische Erklärung für die mit der Erfindung in der Praxis erzielten unerwarteten überragenden Ergebnisse gegeben werden kann, so sei als charakteristisches Kennzeichen auf die entscheidende Bedeutung des Wasseranteils des verwendeten Lösungsmittelsystems hingewiesen. ^J"

um die Bedeutung des Wassers zu erläutern, wurde eine Serie von Lösungsmittelextraktionen mit entfetteten Sojaflocken durchgeführt. Zwei Lösungsmittelsysteme wurden eingesetzt. In einer Serie von Extraktionen wurde ein Hexan/Äthanol-Lösungsmittel eingesetzt, in dem Hexan und Äthanol in einem Gewichtsverhältnis von 79:21 standen. In einer weiteren Serie von Extraktionen wurde ein Hexan/Äthanol/Wasser-Lösungsmittelsystem verwendet, das Hexan, Äthanol und Wasser im•Gewichtsverhältnis 78,5:20,8:0,7 enthielt. Ziel dieser Studien war es, den Wassergehalt der Flocken bei fortschreitender Extraktion unter den Bedingungen des jeweiligen Lösungsmittelsystems zu überprüfen. Betrieblich wurden diese Extraktionen nach einem satzweisen Verfahren mit jeweils 3oo g Sojaflocken durchgeführt. Das Gewicht des Lösungsmittels betrug für jede Extraktionsstufe 2 kg, um das Lösungsmittel und die Flocken in

+) entfetteten gemahlenen . -

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ein Gewichtsverhältnis von 2o:3 zu bringen. Jeder Extraktionsschritt wurde 2ο Minuten lang bei 5o°C durchgeführt. Darauf wurde für den nächsten Extraktionsschritt frisches Lösungsmittel zugefügt. In der Tabelle I sind die bei dieser Studie erhaltenen Daten zusammengefaßt. Es ist ersichtlich, daß das hier bevorzugte Lösungsmittel (Lösungsmittelsystem II) ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der Feuchtigkeit der Flocken und dem im Lösungsmittelsystem enthaltenen Wasser einstellt, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Flocken während der Extraktionsserie im wesentlichen konstant bleibt. Auf der anderen Seite zeigen die mit dem zwei Komponenten enthaltenden Lösungsmittelsystem (I) extrahierten Flocken einen fortlaufenden Abfall' des Feuchtigkeitsgehaltes bei fortschreitender Extraktion.

Eine weitere bedeutende Beobachtung läßt sich aus den in Tabelle I wiedergegebenen Daten herleiten. So geht bei der Verwendung des zwei Komponenten enthaltenden Lösungsmittelsystems (I) die Wirksamkeit des Verfahrens zur Entfernung von Geschmacksstoffen parallel zum abfallenden Feuchtigkeitsgehalt. Dahingegen wurde die Extraktion von Geschmacksstoffen mit dem genannten bevorzugten drei Komponenten enthaltenden Lösungsmittelsystem (II) mit unverminderter Wirksamkeit in sämtlichen Extraktionsstufen durchgeführt. Die Daten bei der Entfernung von Geschmacksstoffen wurden bei nach jedem Extraktionsstadium entnommenen Proben nach gründlicher Entfernung von Lösungsmittelresten ermittelt. Außerdem wurden.die so gewonnenen Proben in wässriger Aufschlämmung hinsichtlich ihres Geschmacks getestet. ■-."■"

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In de,r folgenden Tabelle I ist der Feuchtigkeitsgehalt von Sojaflocken während einer fortschreitenden Extraktion unter Verwendung eines aus Hexan und Äthanol bestehenden Lösungsmittelsystems I und eines aus Hexan, Äthanol und Wasser bestehenden Lösungsmittelsystems II angegeben. Der Wassergehalt wurde nach dem Titrationsverfahren von Karl Fischer bestimmt.

Tabelle I

Wassergehalt der Sojaflocken

Extraktionsstufe 1	2	3	4	5	6	7
Hexan/Äthanol 5.6 Lösungsmittelsystem I	4.1	3.0	3.6 -	2.8	2.4	2.1
Hexan/Äthanol/Wasser 9.8 Lösungsmittelsystem II	9.3	9.1	8.8	9.0	8.9	8.9

Die entscheidende Bedeutung des Wassers kann weiter dadurch veranschaulicht werden, indem überprüft wird, wie weit die Geschmacksstoffe aus Sojaschrotmehl entfernt wurden, dessen Feuchtigkeitsgehalt unter dem gut bekannten, gewöhnlich gefundenen Wert lag. Für . diesen Zweck wurde entfettetes Sojabohnenschrot 7 Tage lang bei 25°C in einem mit Phosphorpentoxid beladenen Exsikkator ausgebreitet, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt auf 3,7 Gew.% reduziert wurde. Das Schrotmehl wurde in einem Lösungsmittel/Schrotmehl-Verhältnis von 20:3 unter Rühren in einem Becherglas einer satzweisen Extraktion unterworfen, wobei eine Extraktion

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20 Minuten dauerte.Das Lösungsmittelsystem war die vorstehend beschriebene Mischung aus Hexan, Äthanol und Wasser. Nach vier Extraktionen war der strenge charakteristische bohnige Geschmack des Sojaschrotmehls verschwunden und der Feuchtigkeitsgehalt des Sojamehls war auf einen Wert gest-iegen, der mit den in Tabelle I angegebenen Werten der Sojaflocken vergleichbar war (Lösungsmittelsystem II). Wenn jedoch das entwässerte Schrotmehl in ähnlicher Weise mit einem Lösungsmittel aus 79 Gew.% Hexan und 21 Gew.% Äthanol extrahiert wurde, war der unerwünschte Geschmack nach" Λ0 :r+)- . -;. nicht behoben. Somit ist Wasser entscheidend für das Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen. Das gewählte Lösungsmittelsystem sorgt für ein Wasserreservoir, das im dynamischen Gleichgewicht steht und unter den Bedingungen^:des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur die Entfernung "von Geschmacksstoffen ermöglicht, sondern im we sent-^ liehen die Denaturierung des Proteins zurückdrängt, die bei überschüssigem (nicht im- dynamischen Gleich'-gewicht stehenden) Wasser auftritt.

Die bei der Extraktion herrschende Temperatur■ist ebenfalls von Bedeutung. Gute Ergebnisse können bei Raumtemperatur erhalten werden. Jedoch wirdSdie Zahl der Extraktionen des Verfahrens reduziert, wenn Wärme zugeführt wird. -Bei .Verwendung des-vorge-nannten Systems Hexan/iithanol/Wasser wurde gefunden, daß eine Extraktionstemperatür zwischen etwa 3b und 56°C hinsichtlich der Wirksamkeit des Verfahrens als < auch der·Qualität, des Produktes.^am geeignetsten ist. +) Extraktionen . . ' ^; . * _:

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Die obere Temperatur wird durch den Siedepunkt bestimm¹· Die obere Temperatur kann jedoch erhöht werden, wenn in Hochdruckextraktionsapparaten gearbeitet wird. Wie schon vorstehend ausgeführt, besteht der unerwartete Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß die Denaturierung des Sojaproteins selbst bei diesen erhöhten Temperaturen nicht in bedeutendem Ausmaß einsetzt. Allgemein ist bekannt, daß mit wässrigem Alkohol und unter Erhitzung arbeitende ,Extraktionsverfahren zu einer ausgedehnten Denaturierung führen. So überrascht es, daß das gewählte Lösungsmittelsystem die vorgenannte weitgehende Entfernung von Geschmacksstoffen ermöglicht, ohne daß gleichzeitig das Protein denaturiert wird.

Das Verhältnis des Lösungsmittel zum ölhaltigen Samenmaterial ist durchweg nicht entscheidend und kann zwischen etwa 2:1 und 10:1 schwanken. Die Grenzwerte dieser Spanne werden durch Faktoren, wie materielle Bequemlichkeit, Wirksamkeit und Gesamtplanung des Extraktionsverfahrens bestimmt, so daß das bevorzugte Verhältnis des Lösungsmittels zum Material entsprechend zwischen etwa 3:1 und 8:1 liegt.

Die Extraktion kann entweder in kontinuierlich oder diskontinuierlich geführten Strömungsvorrichtungen durchgeführt werden. Beispielsweise können zwei Ströme durch die Verwendung einer Vielfalt von Behandlungs- . vorrichtungen (z.B. Massenübergangssteuerung) im Gegenstrom geleitet werden. Dieses erfordert senkrechte Türme, Korbextraktoren verschiedenen Typs, Kessel, die so miteinander verbunden sind, daß im. Gegenstrom gearbeitet werden kann, usw. Repräsentative Beispiele für derartige Vorrichtungen werden in den

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nachfolgend angegebenen US-Patentschriften beschrieben: US-PS 2 559 257 und 2 O74 988..

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfin- , dung weiter veranschaulichen.

Beispiel y / -

54/4 kg vollfette Sojaflocken wurden wie folgt entfettet: Die Flocken wurden in einen mit einem Maschennetz ausgestatteten Korb gegeben und insgesamt, 2o8 1 Hexan bei 3o°C aus einem beheizten Reservoir in den Korb gepumpt. Unter gelegentlichem Rühren wurde das Hexan durch das Sojaflockenbett sickern gelassen,, um eine Kontaktzeit von 3o Min. zu wahren. Dieser Prozess wurde zweimal mit frischem Lösungsmittel wiederholt. 11,3 kg der resultierenden hexanbenetzten Flocken wurden in dem Extraktionskorb für das anschließende erfindurigsgemäße Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen zurückbehalten. Eine einzige aus drei Komponenten bestehende LÖsüngsmittelphase wurde aus Hexan, Äthanol und Wasser entsprechend dem Gewichtsverhältnis 78,5 : 2o,8 : o,7 hergestellt. Etwa 9o,7 kg dieses Lösungsmittels wurden in einem beheizten Reservoir auf 55°C gehalten. 68 kg dieses Lösungsmittels wurden dann in den Korb gepumpt, der 11,3 kg des mit Hexan benetzten Flockenmaterials enthielt. Das Lösungsmittel, das mit den Flocken in einem Gewichtsverhältnis von 6 i- 1 stand, sickerte 2o Minuten lang durch das Flockenmaterial. Nach jeder satzweisen Extraktion wurde frisches Lösungsmittel verwendet. Repräsentative Proben wurden nach jeder satzweisen Extraktion für eine spätere Analyse entnommen. Durch diese Technik wurde festgestellt, daß die unerwünschten Geschmackskomponenten in den Sojaflocken insbesondere ein bitterer und ein grünbohniger Geschmack waren, die nach vier satzweisen Extraktionen verschwanden.

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Die Zusammensetzung des Lösungsmittels wurde während des gesamten Extraktionsprozesses konstant gehalten, indem gelegentlich Proben entnommen wurden, um festzustellen, ob zusätzliches Wasser hinzugegeben werden mußte. Es soll festgestellt werden, daß das vorgenannte System aus Hexan, Äthanol und Wasser für eine kontinuierlich geführte Lösungsmittelextraktion geeignet ist, da das Lösungsmittel unter Aufrechterhaltung einer konstanten Zusammensetzung mit relativ einfacher Destillationsvorrichtung im Kreislauf geführt werden kann. Die besondere Hexan/Äthanol-Mischung des drei Komporienten enthaltenden Einzelphasensystems stellt ein Azeotrop dar, dessen Siedepunkt bei 58,7°C liegt. Dem-gegenüber zeigt das gesamte System von Hexan, Äthanol und Wasser einen azeotropen Punkt von 56°C in der Gasphase, die bei Abkühlung in zwei Phasen aufspaltet (eine obere Phase mit einem Hexan/Äthanol/ Wasser-Gewichtsverhältnis von 96.5:3.0:0,5 und eine untere Phase von 6:75:19). Diese Phasen können vereint und auf den bevorzugten Zusammensetzungsbereich eingestellt werden. Wenn eine einzige Phase in den Kreislauf zurückgeführt wird, muß deshalb eine ziemlich genaue Temperaturkontrolle durchgeführt werden.

Das nach Beispiel 1 anfallende Produkt wurde bei 52°C 18 Stunden lang luftgetrocknet. Außer,einem geringfügigen Getreidegeschmack war es mild und frei von dem charakteristischen Sojabohnengeschmack.

Es werden- im wesentlichen gleiche Ergebnisse wie im Beispiel 1 erzielt, wenn die Extraktion des Öls mit Hexan ausgelassen wird.

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Wie im Beispiel 1 werden im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse bei der Entfernung der Geschmacksstoffe erhalten, wenn die hexanbenetzten Sojaflocken durch Sojakonzentrat bzw. Sojaextrakt ersetzt werden. Auch wird eine gesteigerte Milde nach dem Verfahren des Beispiels 1 erreicht, wenn die hexanbenetzten Sojaflocken durch Sojaschrotmehl bzw. pulvriges Sojamehl ersetzt wird."

Im wesentlichen werden gleichmässige Ergebnisse bei der Entfernung der Geschmacksstoffe wie im Beispiel 1 erhalten, wenn das Lösungsmittelsystem durch ein Einzelphasensystem von Lösungsmitteln folgender Zusammensetzung (Gewichtsprozent) besteht: Hexan/Äthanol/Was ser 50:45:5 bzw. 70:28: 2 bzw.' 9Ο:.δ,9:ί,1 .

Es werden im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse bei der Entfernung von Geschmacks stoffen., wie in Beispiel 1 erhalten,, wenn die Extraktionstemperatur eher bei 4o°C als bei 56°C aufrechterhalten wird und wenn das Lösungsmittel/Flocken-Verhältnis eher 4:1 als 6:1 beträgt, wie'es in Beispiel 1 in Bezug auf die Extraktion mit dem System Hexan/Äthanol/ Wasser veranschaulicht wird. '

Es werden im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse bei der Entfernung von Geschmacksstoffen wie in Beispiel 1 erhalten, wenn das Lösungsmittelsystem aus Hexan/Äthanol/Wasser durch das folgende, aus drei Komponenten bestehende Einzelphasensystem ersetzt wird: Cyclohexan/Isopropanol/Wasser im Ge-

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Wichtsverhältnis 71,o: 21,5: 7,5.

Wie im Beispiel 1 wird ein organoleptisch mildes Produkt erhalten, wenn die Sojaflocken des Beispiels 1 durch Erdnüsse, Rübsamen, Kopra bzw. Baumwollsamen ersetzt werden.

Wie im Beispiel 1 wird ein organoleptisch mildes Proteinkonzentrat erhalten, wenn dem Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen nach Beispiel 1 eine Extraktion mit einem alkoholischem bzw. wässrigen Medium eines pH-Wertes von 4,5 folgt.

Wenn für das aus einer einzigen Phase und drei Komponenten bestehende Lösungsmittelextraktionssystem des Beispiels 1 durch ein gleiches System aus 6o,o Gew.% Hexan, 37,ο Gew.% Äthanol und 3 Gew.% Wasser ersetzt und die Temperatur auf 56°C eingestellt wird, führt eine 2o minütige Extraktion zu einem im wesentlichen milden Sojaschrotmehl ohne weitreichende Denaturierung des Proteins. Mit diesem bevorzugten Lösungsmittelsystem lassen sich die Geschmacksstoffe sehr rasch entfernen.

Nach der Extraktion des entfetteten, zerkleinerten ölhaltigen Samenschrotmehls mit dem aus einer einzigen Phase und drei Komponenten bestehenden Lösungsmittelsystems -kann das anfallende milde Schrotmehl mit einem Lösungsmittelextraktionssystem aus Alkohol und Wasser in Kontakt gebracht werden, das zu etwa 5o bis 95 Gew.%, vorzugsweise etwa 7o bis 8o Gew.%, aus Alkohol besteht. Wie vorstehend ausgeführt, konzentriert dieser letzte . Verfahrensschritt den Proteingehalt des ölhaltigen Samenschrotmehls mit einer solchen Wirksamkeit, daß bezeichnenderweise nur 2 % des Proteins durch das Lösen verloren gehen. Darüberhinaus ist als Vorteil zu bewerten, daß der Nährwert des Proteins im wesentlichen erhalten bleibt.

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Diese zweite Lösungsmittelextraktion führt zu einer Konzentrierung des Proteins in dem festen Rückstand, in dem •1. das Protein nicht entfernt wird und

2. die nicht zu den Proteinen zählenden Verbindungen, insbesondere die Kohlenhydrate, herausgelöst und fortgeführt werden.

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Die in der Praxis für diesen zweiten Schritt geeigneten Alkohole können aus der Gruppe Äthanol, Methanol, Butanol, Propanol und Isopropanol ausgewählt werden. Der bevorzugte Alkohol ist Äthanol und die bevorzugte wässrige Mischung enthält etwa 60 bis 9o Gew.% Äthanol.

Für diesen zweiten Schritt werden die folgenden Extraktionsbedingungen zur Erzielung bester Ergebnisse empfohlen. .

Wie schon vorstehend ausgeführt, kann der zweite . Schritt der Konzentrierung und zur Entfernung von Geschmacksstoffen in einem die Raumtemperatur umfassenden Bereich durchgeführt werden, d.h. von etwa O bis etwa 8O⁰C. '

Es wird jedoch der Bereich von etwa 2o bis etwa 4o°C bevorzugt.

Es wurde gefunden, daß-der pH-Wert des alkoholischen Lösungsmittels nur einen geringen Effekt auf die Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens zur Konzentrierung und Entfernung von Geschmacksstoffen hat; jedoch entspricht der bevorzugte pH-Wert neutralen Bedingungen. Das Verhältnis Lösungsmittel/ölhaltiges Samenmaterial und andere Größen, wie Zeit und Zahl der Extraktionsstufen, stellen Variable dar, die weitgehend durch den Typ des verwendeten Extraktors und durch den angestrebten Grad der Konzentrierung und Entfernung der Geschmacksstoffe bestimmt werden. Dieses Gesamtverfahren kann, wie vorstehend ausgeführt, als satzweises oder kontinuierliches Extraktionsverfahren durchgeführt werden. Beispielsweise wurde bei Sojaschrot-

das
mehl, bei dem Lösungsmittel/Flocken-Verhältnis innerhalb

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des Bereiches von etwa 2:1 bis etwa 1.0:1. lag, gefunden, daß eine satzweise Extraktion mit einer

Durchsickerzeit von 3o Minuten in jedem Fall ausreichte, um _Nin dem zweiten Verfahrensschritt das ölhaltige Samenmaterial auf die Proteinkonzentration von einem Anfangswert von etwa 5o bis etwa 58 Gew.% auf etwa 65 bis etwa 75 Gew.% zu erhöhen.

Andere bekannte geeignete Verfahren können eingesetzt werden, z.B." Ausscheidung am isoelektrischen "Punkt, um ein mildschmeckendes Proteinkonzentrat oder -extrakt aus dem mildschmeckenden Proteinschrotmehl gemäß der Erfindung zu gewinnen. ·

Die abschließende Entfernung des Lösungsmittels ist nicht entscheidend und kann durch herkömmliche Vorrichtungen und Mittel durchgeführt werden, z.B. freies Ablaufen, leichtes Zentrifugieren mit anschließendem Gebläsetrocknen. Das im vorliegenden Fall bevorzugte Verfahren ist das Gebläsetrocknen von trockengelegten Flocken bei einer Temperatur von etwa 4o bis 6o°C.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Einheit der zwei vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte, die als Gesamtverfahren zur Entfernung von Geschmacksstoffen und zur Konzentrierung von Anteilen-ölhaltiger Samen aufgefaßt werden können. ,

Beispiel 2 . .

unter Durchführung des satzweisen Extraktionsverfahrens und unter Benutzung der Vorrichtungen nach Beispiel 1 wurden.54,5 kg stark vollfetter Sojaflocken nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 entfettet. 45,4 kg des anfallenden, entfetteten hexanbenetzten Flockenmaterials .wurden in dem Extraktionskorb zurückgehalten und der -folgenden Behandlung unterworfen,

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Unter Verwendung eines einzigen, drei Komponenten enthaltenden Lösungsmittelsystems zur Entfernung von Geschmacksstoffen gemäß Beispiel 1 wurden unter einem Lösungsmittel/Sojaflocken-'Verhältnis von 3:1 und bei einer Temperatur von 5o°C 136 kg des Drei-komponentenlösungsmittels mit den festen Flocken aufgeschlämmt und bei einer gesamten Kontaktzeit von 3o Minuten durchsickern gelassen. Dieser Grundextraktionsschritt wurde insgesamt viermal wiederholt, worauf der zweite Konzentrierungsschritt unter Verwendung von 4,1 kg der so behandelten Sojaflocken begann. Am Ende wurden 12,2 kg eines Lösungsmittels aus Wasser und Äthanol (7o Gew.%) in den Korb gepumpt, auf geschlämmt und das Lösungsmittel wurde durchsickern gelassen.Die Kontaktzeit betrug bei dem Lösungsmittel/Schrotmehl-Verhältnis von 3:1 bei 3o°C" 30 Minuten. Dieser Grundextraktionsschritt wurde insgesamt siebenmal mit frischem Lösungsmittel bei jedem Abschnitt wiederholt. Die anfallenden Flocken wurden abtropfen gelassen und danach in einem Behälter mit Gebläseluft bei 51⁰C getrocknet.

Die Analyse des anfallenden Produktes zeigte, daß die Proteinkonzentration von einem Anfangswert von 57 auf einen Wert von 74,5 Gew.% gestiegen war. Somit ist das Produkt als Sojakonzentrat klassifizierbar. Das anfallende Produkt war '. von strenjem Geschmack oder zurückbleibendem Nachgeschmack befreit. Das Produkt war auch im wesentlichen undenaturiert, was durch seine Löslichkeit in Wasser beurteilt wurde. Diese wurde dadurch ermittelt, indem 1_Λο g des anfallenden Sojakonzentrats genommen und in 19 g Wasser eines pH-Wertes von 7,6 unter starkem Rühren innerhalb von To Minuten in einer Kleinmischpumpe (Mini-Waring Blender)

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dispergiert wurden. Die anfallende Mischling wurde zentrifugiert und die überschüssige Flüssigkeit für eine Stickstoffanalyse zurückgehalten. Eine Angabe der Löslichkeit des Proteins wird durch den Index der Dispergierbarkeit erhalten, der das Prozentverhältnis des in Lösung dispergierten Stickstoffs zum Stickstoffgehalt der ursprünglichen Feststoffprobe darstellt. Der Index der Dispergierbarkeit des gemäß Beispiel 2 hergestellten Sojakonzentrats betrug 6o%. Damit wurde nachgewiesen, daß das Protein im wesentlichen undenaturiert geblieben war.

Wie im Beispiel 2 werden im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse bei der Entfernung von Geschmacksstoffen und bei der Konzentrierung des Proteins erhalten, wenn die Sojaflocken durch entfettetes Schrotmehl von Baumwollsamen ersetzt sind, um ein entsprechendes Proteinkonzentrat des ölhaltigen Samenproduktes zu erhalten. . ■

Das nachfolgende praktische Beispiel veranschaulicht sowohl die Milde des erhaltenen Sojakonzentrats des Beispiels 2 als auch die Erhaltung des natürlichen Verhaltens des Proteins, d.h. das Fehlen der Denaturierung.

Beispiel 3

Ein strukturell einem pflanzlichen Proteinmehl analoges Produkt wurde gemäß dem nachfolgend formulierten Verfahren hergestellt:

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Bestandteil

Sojabphnenkonzentrat (70 % Protein, hergestellt wie in Beispiel 2)

Wasser Fett Stärke

Gewichtsteile 60.0

40.0 10.0 10.0

Es ist zu beachten, daß keine

Geschmacksstoffe der Grundzusammenstellung zugefügt wurden. Diese Komponenten wurden vermischt, um einen Teig zu formen, der durch einen 19,2 mm-Brabender-Extruder geführt wurde, wobei die Temperatur in der Mischung 15o°C betrug. Im Extruder wurde näherungsweise ein Druck von 31,7 at erzeugt und ein zylindrisches Produkt aus der 4 mm-Ausgangsform herausgepreßt. Das extrudierte Produkt wurde getrocknet und auf eine Teilchengröße von einem durchschnittlichen Durchmesser von 6,4 mm zerkleinert. Wenn das Produkt mit Wasser versehen wird, zeigen Geschmacksproben, daß es vollständig von den "grünbohnigen" und "farbartigen" Geschmacksrichtungen befreit ist. Knapp gesagt handelt es sich um einen vollständig milden Geschmack. Physikalische Prüfungen, Kautests und allgemeines Gefühl im Mund zeigen, daß das Protein während des Extraktionsverfahrens durch Hitze abgegriffen wurde, was belegt, daß das Produkt während des Extraktionsverfahrens nach Beispiel 2 sein allgemeines Verhalten bewahrt hat, d.h..daß es undenaturiert ist bzw. seine Eigenschaften gegenüber Hitze erhalten hat.

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Claims

e η t an s ρ r ü cn e

(^Verfahren zur Entfernung von Geschmacksstoff e_on aus ölhaltigen Samenprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verfahrensstufen durchlaufen werden:

a) Inberührungbringen eines ölhaltigen Samenproduktes eines Feuchtigkeitsgehaltes von etwa ο bis 16 Gew.%. in einer flüssigen Grenzzone mit einer aus drei Komponenten gebildeten einzigen ". , Lösüngsmittelphase, die zu etwa 3o bis 9ö Gew.% aus einem nichtpolaren linearen, verzweigten oder cyclischen Kohlenwasserstoff mit 5 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen sowie eines Siedepunktes bei Ätmosphärendruck von unter etwa 2oo°C, zu etwa Io bis 65 Gew.% aus einem schwachpolaren sauerstoffhaltigen Lösungsmittel mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen und aus Wasser im Gleichgewicht, vorzugsweise in Mengen von etwa o,l bis Io Gew.%, Gesteht/ wobei die Temperatur zwischen etwa 3o C und dem Siedepunkt der Lösungsmittelphase liegt,

b) Entfernung der Lösungsmittelphase zur Gewinnung eines Samenproduktes gesteigerter Milde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ölhaltige Samenprodukt aus Sojabohnen besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Samenprodukt aus entfettetem Sojaschrotmehl besteht
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus drei Komponenten gebildete einzige Lösüngsmittelphase zu etwa 5o bis 9o Gew.% aus einem nichtpolaren Kohlenwasserstoff mit 5 bis etwa Io Kohlenstoffatomen sowie einem Siedepunkt von unter etwa 2oo C, zu etwa 5o bis Io Gew.% aus einem Alkohol mit 1 bis etwa Kohlenstoffatomen und aus Wasser im Gleichgewicht,

- vorzugsweise in Mengen von etwa o,5 bis 9 .Gew.% besteht. ' 409818/0965
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus drei Komponenten gebildete einzige Lösungsmittelphase zu etwa 5o bis 65 Gew.% aus Hexan, zu etwa 32 bis 48 Gew.% aus Äthanol und zu etwa 1 bis 4 Gew.% aus Wasser besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die ölhaltigen Samenprodukte vor der endgültigen Entfernung der Lösungsmittelphase bis etwa o-8o°C mit einer aus zwei Komponenten gebildeten einzigen Lösungsmittelphase in Berührung gebracht werden, die aus einem etwa 5o bis 95 gew.%igen, wässrigen Alkohol besteht, der aus der Gruppe Methanol, Äthanol, Propanol und Isopropanol ausgewählt ist, um die nicht zu den Proteinen zählenden Komponenten soweit zu lösen, daß der feste, nach der Entfernung der Lösungsmittelphase anfallende Rückstand einen Proteingehalt von etwa 6o bis 8o Gew.% aufweist.

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