DE2500200A1 - Verfahren zur gewinnung von kartoffelproteinen, die dabei erhaltenen produkte und deren verwendung - Google Patents

Description

Dr. F. Zum&teln sen. - Or. E. Aesmann Dr. R. Koenlgsberger - DlpJ. Phys. R. Hplzbauer - Dr. F. Zumeteln jun.

TELEFON: SAMMEL-NR 335341 TELEX Β9βΟ7Β ^β MÜNCHEN 2. TELEX Ο2β»7β BRAUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT

POSTSCHECKKONTO: MUNCHENWISQ-BOe₁BLZTOOIOOeO

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHAUSER KTO-NR. 397997. BLZ 7OO306 00

tM/N

Case 0779 74 B

ROQUETTE FRERES , 62-Lestrem/Frankreich

=:E==3S3s:a==a33s=szsssa=saassa>3ssa=a=3=33

Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen,

asasssasssscssssaaaasasiaaaiaaiaasxadsaMsassa:

die dabei erhaltenen Produkte und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen, die dabei erhaltenen Proteine sowie deren Verwendung.

Die Kartoffelproteine bilden die hauptsächliche Verschmutzung der "Rotwässer", "Vegetationswässer" oder "Fruchtwasser", d.h. des Abfallprodukts, das in Stärkefabriken anfällt, in denen Kartoffelknollen behandelt werden, um Stärke und Pulpe zu gewinnen.

Wasser ist der Hauptbestandteil der Kartoffel (die davon etwa 75 % enthält). Es bildet das Zwischenmedium, in dein sämtliche die Kartoffel bildenden Zellen vorhanden sind. Es handelt sich hierbei um Zellen, die insbesondere Stärke und Nährstpffe, die während ihrer Entwicklung gebildet wurden, enthalten, insbesondere Proteine, Mineralstoffe und Zucker.

Je nach der Kartoffelart sind etwa 13 bis 30 % Stärke, 0,6 bis 3,5 % Cellulose oder Pulpe und 0,7 bis 4,6 % Proteine in der Kartoffel enthalten. Sie enthält ferner Lipide, Vitamine, Enzyme, wie Tyrosinase, Phenoloxydase und Katalase, Farbstoffe,

509828/1034

organische Säuren, darunter insbesondere Citronensäure, und phenolische Verbindungen. Es sind insbesondere die phenolischen Verbindungen, die sich in dem Fruchtwasser befinden und die auf Grund einer Oxydation unter dem Einfluß von Enzymen zu der roten Färbung Anlaß geben, die dieses Wasser annimmt, wenn es mit Luft in Berührung kommt·

Um aus der Kartoffel die Stärke und die Pulpe zu gewinnen, wird die Kartoffelknolle in der Stärkefabrik zunächst nach der Reinigung derart zerkleinert, daß sie Zellen verrieben werden. Dann trennt man von dem in dieser Weise erhaltenen Brei oder dem Reibsei die Stärke und die Pulpe ab, wobei das Fruchtwasser oder die Rotwässer zurückbleiben, die die Hauptmenge der obenerwähnten Bestandteile in gelöster Form, insbesondere die Proteine, enthalten.

Das Volumen dieses Fruchtwassers oder Vegetationswassers beträgt nach der Gewinnung der Stärke und der Pulpe etwa 0,7 bis 7 m /t eingesetzter Kartoffeln und hängt insbesondere von den angewandten Abtrenntechniken ab.

Diese Techniken wenden zwei verschiedene Prinzipien an, d.h. die Entfernung der Rotwässer zu Beginn der Behandlung und deren Beseitigung gegen Ende der Behandlung.

Im ersteren Fall führt man den Brei in Extraktoren vom Typ der Abklärzentrifugen ein, aus denen man an einer Seite die Gesamtmenge der Feststoffe in Form eines konzentrierten Breis gewinnt, während an der anderen Seite dieser Vorrichtung die Hauptmenge des Fruchtwassers oder des Vegetationswassers anfällt, das von sämtlichen suspendierten festen Materialien befreit ist. Diese Verfahrensart führt zu einer Gewinnung von etwa 70 % des anfänglichen Fruchtwassers. Man kann diesen Gewinnungsgrad steigern, indem man das Reibsei verdünnt oder indem man eine Zweistufen-Extraktion durchführt, wobei jedoch die zu verwendenden Wassermengen, verglichen mit der erzielten Ausbeute, hoch liegen. Um diese Wassermengen zu vermindern, kann man einen Teil der 30 % des Fruchtwassers, die im

609828/1034

ersten Durchgang nicht abgetrennt wurden und bei einer späteren Stufe der Abtrennung auftreten, im Kreislauf zurückführen.

Im zweiten Fall wird das Reibsei in Zentrifugen-Abtrennvorrichtungen behandelt, wobei man einerseits einen konzentrierten Pülpebrei und andererseits Fruchtwasser, in dem Stärke suspendiert ist, erhält. Das Fruchtwasser wird in einer weiteren Stufe von dieser Stärke abgetrennt, was in der Tat eine Waschvorgänge erforderlich machende Reinigung darstellt, die notwendigerweise die Zuführung von äußerem Wasser benötigt.

Das Rotwasser oder Fruchtwasser, das mit Verfahren erhalten wird, die das erste Prinzip anwenden, ist konzentrierter als jenes Material, das man mit Hilfe von Methoden erhält, die das zweite Prinzip anwenden, wobei es sich versteht, daß im ersten Fall die Konzentration identisch sein kann mit der Konzentration, mit der das Wasser in der Kartoffel vorhanden ist, oder, wenn eine Verdünnung vorgenommen wurde, geringfügig niedriger liegen kann als diese Konzentration.

Das Verhalten der Stärkefabriken gegenüber diesen Rotwässern oder Fruchtwässern hat zu Gesetzesinitiativen betreffend den Schutz der Umwelt und parallel dazu zu technischen Möglichkeiten zur Gewinnung der Bestandteile dieser Wässer geführt.

Es sei in Erinnerung gerufen, daß die zunächst praktizierte Einleitung in Wasserläufe zungunsten einer Verteilung auf die Felder oder das Eintragen in künstliche Teiche aufgegeben wurde.

Gemäß der ersten Möglichkeit wird das Rotwasser in dosierter Menge auf die Erde aufgespritzt, um lokale Sättigungen zu vermeiden. Diese Lösung des Problems benötigt die Anwendung einer genauen Planung und einer strengen Kontrolle, was durch die Tatsache erleichtert werden kann, daß man den Boden mit einer Art Stickstoff-Phosphat-Dünger wiederherstellt.

Im Fall der zweiten Lösung ist festzustellen, daß es notwendig sein kann, den biologischen Abbauprozeß dadurch zu beschleunigen,

509828/1034

daß man eine verstärkte Belüftung bewirkt.

In jüngster Zeit ist, um einerseits die Verschmutzung in größtmöglicher Weise zu vermindern und andererseits die wachsende Nachfrage der Industrie für Proteine zu befriedigen, vorgeschlagen worden, die Rotwässer erst nach Gewinnung der darin enthaltenen Proteine zu verwerfen, wobei die in dieser Weise behandelten Rotwässer oder Fruchtwässer wie bisher verteilt oder eingedampft werden können.

Man kennt demzufolge solche aus Kartoffelfruchtwasser gewonnenen Proteine, die aus diesem in Form von Ausflockungen durch Anwendung physikalischer Maßnahmen (beispielsweise der Einwirkung von Hitze) oder chemischer Maßnahmen (beispielsweise durch Zugabe einer Säure) in Gegenwart von SO₂ gewonnen werden, das als Reduktionsmittel gegen die Oxydation der phenolischen Verbindungen dient. Sie liegen in Form eines grobkörnigen Pulvers vor, das zu etwa 60 % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 pm und zu etwa 15 % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 315 um zurückgehalten wird und das eine graugrünliche Färbung besitzt, einen mittleren Proteingehalt (N χ 6,25) von 75 %, einen erhöhten SOp-Gehalt, der häufig oberhalb 500 mg/kg liegt, und eine Solanin-Gehalt von etwa 1000 mg/kg aufweist.

Diese Proteine sind mindestens teilweise denaturiert, was ebenso wie ihre schlechte Korngrößenverteilung - für ihre Verwendung von Nachteil ist.

Ihre graugrüne Färbung ist eine Folge der Anwesenheit von unlöslichen Polymerisaten von der Art der Melamine, die sich durch die Polymerisation von phenolischen Verbindungen (Tyrosin, Dihydroxyphenolen, wie insbesondere Dihydroxyphenylalanin, Kaffeesäure und Chlorogensäure), nachdem diese in die Chinonstufe überführt worden sind (Rotfärbung des Fruchtwassers), unter dem Einfluß von in dem Medium vorhandenen Enzymen bilden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus Fruchtwasser oder Rot-

609828/1034

wasser bereitzustellen, mit dem man diese Proteine mit einer Reinheit und mit Eigenschaften erhält, die, verglichen mit den derzeit zur Verfügung stehenden Proteinen, wesentlich besser sind, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, diese Proteine für Anwendungszwecke einzusetzen, für die sie bislang nicht geeignet waren.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen aus Kartoffelfruchtwasser, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Fruchtwasser bei einer das Ausflocken der Proteine bewirkenden Temperatur mit naszierendem SO₂ behandelt. Vorzugsweise verwendet man bei diesem Verfahren einen p„-Wert von 4,6 bis 5,1 und eine Temperatur von 80 bis 14O°C und in gewissen Fällen von 95 bis 1O5°C.

Bei diesem Verfahren bereitet man das Reibsei oder den Brei, aus dem man das Fruchtwasser gewinnt, in Gegenwart eines chemischen Reduktionsmittels.

Vorteilhafterweise behandelt man das Fruchtwasser bei einem P_H-Wert von 4,8 bis 5,0 mit naszierendem SO₂.

Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zufolge wird das naszierende Schwefeldioxyd durch Zersetzung einer Sulfit-Verbindung gebildet.

Vorzugsweise wird das chemische Reduktionsmittel mindestens zum Teil durch die SuIfit-Verbindung gestellt, die zur Bildung des naszierenden SO₂ verwendet wird.

Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge arbeitet · man in Gegenwart eines Antioxydans·

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befreit man das Endprotein von der Hauptmenge des darin enthaltenen Solanins.

Die erfindungsgemäßen Proteine, die man durch die Anwendung des

609828/1034

genannten Verfahrens erhält, liegen in Form eines mehr oder weniger hellgelben, sehr feinen Pulvers vor (das zu 10 % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 um und überhaupt nicht von einem Sieb mit einer Maschenweite von 200 um zurückgehalten wird), das einen SO--Gehalt von weniger als 150 mg/kg und einen Proteingehalt von etwa 80 % aufweist.

Erfindungsgemäß können die genannten Proteine in den verschiedenartigsten Anwendungsbereichen eingesetzt werden, insbesondere als Nahrungsmittel für Menschen und Tiere sowie in der Papierindustrie, bei der Sperrholzherstellung und dergleichen.

Weitere Ausfuhrungsformen, Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Beispielen.

Wenn man erfindungsgemäß die in dem in Stärkefabriken anfallenden Kartoffelfruchtwasser enthaltenen Proteine gewinnen will und die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anwenden will, verfährt man wie folgt oder in analoger Weise.

Zunächst werden die Industriekartoffeln zur Entfernung der Erde und der Steine gereinigt und dann in eine Vorrichtung eingebracht, die in der Technik unter der Bezeichnung "Reibe" bekannt ist und die im wesentlichen einen rotierenden Zylinder umfaßt, der auf seiner äußeren Oberfläche mit parallel zu der Achse ausgerichteten Sägeblättern versehen ist und der mit einem Zufuhrtrichter in Verbindung steht, über den die Kartoffeln zugeführt werden. In dieser Reibe erfolgt ein Verreiben der die Kartoffelknollen bildenden Zellen, vorzugsweise in Gegenwart einer solchen Menge eines chemischen Reduktionsmittels - wozu man in der Praxis ein Sulfit, insbesondere ein Disulfit, verwendet (wobei auch andere Reduktionsmittel dieser Art, wie Hydrosulfite, Sulfite im eigentlichen Sinne und Sulfitlaugen verwendet werden können) -, so daß die Oxydation blockiert wird, wobei man einen dicken Brei, das Reibsei, erhält. ·

509828/1034

Wenn man als Reduktionsmittel ein Bisulfit verwendet, setzt man im allgemeinen technisches Natriumbisulfit in einer Menge von 0,5 bis 5 °/oo, vorzugsweise 1 bis 1,5 /oo, bezogen auf das Gewicht der Kartoffeln, ein. Das technische Natriumbisulfit ist im Handel in Form einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von etwa 50 % erhältlich. Neben Natriumbisulfit kann man auch beliebige andere Alkalibisulfite verwenden. Wenn man weniger als 1 °/oo Bisulfit einsetzt, besitzt das Endprotein eine ins Grünliche gehende Gelbfärbung, was auf eine gewisse Polymerisation und damit eine gewisse Oxydation der phenolischen Verbindungen hinweist. Bei Gehalten oberhalb 3 °/oo nimmt die Färbung des Proteins mehr und mehr einen gelben Farbton an.

Nach der Herstellung des Reibseis bewirkt man die Gewinnung der Stärke und der Pulpe. ·· '

Zur Erreichung dieses Zieles kann* man zwei Möglichkeiten anwenden, nämlich einerseits die sofortige Abtrennung des Fruchtwassers und andererseits die Gewinnung des Fruchtwassers im Rahmen eines KreislaufVerfahrens.

Es ist von Bedeutung, daß der p„-Wert des Fruchtwassers, aus dem man die Proteine gewinnen will, einen Wert von 4,6 bis 5,2, vorzugsweise von 4,8 bis 5,0, besitzt. In dem genanten ersten Fall bringt man den p_H-Wert des Fruchtwassers kontinuierlich in dem Maß, in dem das Wasser gewonnen wird, auf den genannten Wert, während man im zweiten Fall den p_u-Wert des Reibseis auf den genannten Wert einstellt, bevor man das Fruchtwasser abtrennt.

Für diese Regelung des p„-Wertes kann man eine ausreichende Menge einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure verwenden, wozu man beispielsweise HCl, HpSO₄, H^PO₄, Essigsäure, Citronensäure oder Adipinsäure einsetzt.

509828/1034

Die Einwirkung der Säure auf das Sulfit-Reduktionsmittel führt zur Bildung von naszierendem SO-, das erfindungsgemäß in dem Fruchtwasser vorhanden sein muß. Gleichzeitig mit dem Reduktionsmittel, insbesondere dem im Augenblick des Verreibens zugesetzten Bisulfit, oder im Augenblick des Ansäuerns gibt man vorteilhafterweise eine geringe Menge eines oder mehrerer antioxydierend wirkender Mittel zu.

Die Menge des Antioxydans beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10°/oooo, vorzugsweise 1 bis 3°/oooo, bezogen auf die anfänglich eingesetzte Kartoffelmenge, wobei man als antioxydierend wirkendes Mittel Butylhydroxytoluol, Butylhydroxyanisol, Propylgallat, Octylgallat, Dodecylgallat, Ascorbinsäure, Isoascorbinsäure, Thiodipropionsäure, Thiodipropionsäuredilaurylester, Ascorbylpalmitat und/oder Tocopherole und dergleichen verwenden kann.

Das Fruchtwasser enthält (im Fall der anfänglichen Abtrennung nach der obenerwähnten ersten Verfahrensweise) im allgemeinen 50 bis 60 g/l Trockenmaterial, das

48 bis 52 % Proteine (N χ 6,25),

18 bis 22 % Glührückstände (Asche) und 28 bis 32 % organische Säuren

enthält.

Dieses Fruchtwasser wird, wenn es den oben angegebenen p„-Wert aufweist, in Gegenwart von naszierendem SOp, nicht-zersetztem Bisulfit und gegebenenfalls dem antioxydierend wirkenden Mittel auf eine ausreichend hohe Temperatur zwischen 95 und 1O5°C erhitzt, um die Ausflockung der Proteine zu bewirken. Die Temperatur von 95 bis 105 C wird während einer für die Ausflockung ausreichenden Zeitdauer, d.h. zur Entlüftung ausgeflockten Materials und dessen Befreiung von der Flüssigkeit, in der es suspendiert ist, aufrechterhalten. Im allgemeinen wird diese Temperatur während etwa 15 Minuten angewandt.

Wenn die Ausflockungstemperatur unterhalb 95 C liegt, ist das erhaltene ausgeflockte Material sehr leicht und trennt sich

509828/1034

nur schwer von der Mutterlauge ab, während bei einer Ausflok- · kungstemperatur von oberhalb 105 C das ausgeflockte Material durch den thermischen Schock zerstört wird, was eine schlechte Abtrennung und eine Verschlechterung der Ausbeute zur Folge hat.

Das ausgeflockte Material enthält etwa 50 bis 55 % der in dem Fruchtwasser vorhandenen Proteine, d.h. etwa 25 % des gesamten Trockenmaterials des Fruchtwassers.

Die für das Ausflocken erforderliche Temperatur kann dadurch erreicht werden, daß man das Fruchtwasser in eine Düse oder ein R*ir einführt und Frischdampf in dieses Wasser einbläst. Man verwendet Dampf mit einem Druck von 6 bis 11 bar. Die genannte Temperatur von 95 bis 1O5°C erfordert eine Entspannung am Ausgang der Düse, die zu einem Druck von einem Wert unterhalb 1 bar führt· Von der Düsenöffnung wird das ausgeflockte Material in das innere eines Behälters eingeführt, in dem es während der oben angegebenen Zeitdauer bei einer Temperatur von 95 bis 105 C belassen wird. Durch die Anwendung dieses Aufheizverfahrens wird das Fruchtwasser oder Rotwasser, das 55 g Trockenmaterial pro enthält, wegen der Einführung des Dampfs auf etwa 47 g/l verdünnt.

Es ist auch eine indirekte Ausflockung auf beispielsweise einem Wärmeaustauscher möglich, obwohl das direkte Dampfverfahren aus wirtschaftlichen und praktischen Gründen bevorzugt ist.

Es können auch andere Ausflockungsmethoden angewandt werden» Beispielsweise kann man eingetauchte Gas- oder Brennstoff-Brenner anwenden, die jedoch den Nachteil besitzen, d>aß sie die Proteine durch VerbrennungsrückstMnde verunreinigen, die cancerogen sein können.

Auf Grund der oben beschriebenen Charakteristika des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt das erhaltene ausgeflockte Material Eigenschaften, die eine einfache Abtrennung ohne vorhergehendes Aufkonzentrieren ermöglichen, beispielsweise mit

509828/1034

Hilfe einer Zentrifuge, vorzugsweise einer Schraubenzentrifuge, die bei 2500 bis 5000 UpM betrieben wird, oder mit Hilfe einer Plattenzentrifuge.

Die Abtrennung mit Hilfe der Zentrifuge ergibt einerseits ein ausgeflocktes Material mit einem Trockenmaterialgehalt von 35 bis 45 %, insbesondere etwa 40 %, und eine Flüssigkeit oder "Überströmflüssigkeit", die im allgemeinen 33 g Trockenmaterial pro 1 enthält.

Die Zusammensetzung der Flüssigkeit, die insbesondere lösliche Materialien enthält, ergibt sich, ausgedrückt als Trockenmaterial, wie folgt:

Proteine (N χ 6,25): 35 % Glührückständ (Asche): 30% organische Säuren: 35 %

Das genannte ausgeflockte Material wird anschließend auf einem pneumatischen Trockner getrocknet, der verhindert, daß das getrocknete und besonders leichte Material in Form eines trockenen Pulvers zurückgeführt wird, und der verhindert, daß das Protein zu lange unter Wärmeeinwirkung steht. Das trockene Protein ist nicht körnig und auch nicht verbrannt und besitzt eine sehr große Feinheit, die eines der Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

Ein weiteres mögliches Verfahren zum Trocknen ist das Trocknen in dampfgeheizten Trommeln.

Die mit Hilfe der Zentrifuge erhaltene Flüssigkeit kann in einem Verdampfer bis zu einem Trockenmaterialgehalt von beispielsweise 50 % eingeengt werden und beispielsweise als Tierfutter oder als biologisches Ferrcentationsmedium verwendet werden.

Man kann diese Flüssigkeit auch vorkonezntrieren und das zuvor erhaltene a,usgeflockte Material wieder darin verteilen, um dann

509828/1034

das Ganze durch Zerstäuben oder durch Trommeltrocknen zu trocknen. Im letzteren Fall ist es häufig günstig, ein Trägermaterial, wie beispielsweise Stärke, Maisprotein oder Getreidegluten, zuzusetzen.

Wegen der Eigenschaften des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen ausgeflockten Materials kann seine Abtrennung von den Mutterlaugen auch durch Abfiltrieren erfolgen, wozu man irgendein Filter verwenden kann, wie beispielsweise ein Fadenfilter, ein Bandfilter, ein Hilfsschichtfilter oder dergleichen.

Ganz allgemein ist festzuhalten, daß man mit Hilfe des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Extraktion von etwa 70 % des zu Beginn der Behandlung eingesetzten Fruchtwassers oder Rotwassers 0,9 bis 1,3 kg Proteine pro 100 kg Kartoffeln und 1,8 bis 2,6 kg lösliche Materialien, als Trockenmaterialien gerechnet, pro 100 kg Kartoffeln erhält.

Die Ausbeute kann gesteigert werden, indem man die Extraktion vollständig durchführt. Man kann beispielsweise zu Beginn der Behandlung 70 % des Fruchtwassers mit einem Trockenmaterialgehalt von 55 g/l abziehen und die restlichen 30 % im Verlaufe des im Kreislauf geführten Verfahrens gewinnen, die jedoch auf Grund der durchgeführten Verdünnungen einen Trockenmaterialgehalt von lediglich etwa 10 g/l besitzen. Im Fall dieser verdünnten Wässer ist es möglich, mit Hilfe eines Ultrafiltrationsmoduls eine Vorkonzentration zu bewirken und eine Trockenmaterialkonzentration von 55 g/l zu erreichen und dieses Material im Kreislauf zu dem Beginn der Behandlungen zurückzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf Grund der Eigenschaften des ausgeflockten Materials die Durchführung dieser Maßnahmen unter Beibehaltung der nativen Eigenschaften des Proteins.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gewinnt man 90 bis 100 % des Fruchtwassers bzw. -des Rotswasssers zu Beginn der Behandlung durch Verdünnen und Gegenstromwaschen

509828/1034

des Reibseis. Das Fruchtwasser besitzt eine Konzentration von etwa 35 g Trockenmaterialien pro 1. Man engt diese Lösung vor ihrer Verwendung auf einem Ultrafiltrationsmodul bis zu einem Wert ein, der von der zur Verfügung stehenden Vorrichtung abhängt. Das Konzentrat kann in der Praxis eine Trockenmaterialkonzentration zwischen 50 und 200 g/l aufweisen. Höhere Konzentrationen sind natürlich möglich, obwohl sich auf Grund der Viskosität eine obere Grenze von etwa 200 g/l ergibt. Es ist festzustellen, daß die Ultrafiltration für die Verminderung des zu behandelnden Wasservolumens von Vorteil ist, da die ausflockbaren Proteine in dem Konzentrat den Hauptteil des Trockenmaterials ausmachen (50 bis 80 %).

Das getrocknete ausgeflockte Material besitzt die folgende Zusammensetzung :

Wasser: 8 %

Proteine (N χ 6,25): 75 bis 80 %

Glührückstand: 1 bis 3 %

wasserextrahierbares Material: 3 bis 5 % mit Diäthyläther extrahierbares Material: 4 bis 6 %

SOp-Gehalt: 100 mg/kg

Solanin: 1000 bis 1500 mg/kg

Das mit Diäthyläther extrahierbare Material besteht zum überwiegenden Teil aus Fettsäuren. Es ist festzuhalten, daß diese Fettsäuren in den Proteinen nicht vorhanden sind, die bereits im Handel erhältlich sind.

Der Gehalt an gewissen Fettsäuren dieser Art ist der folgende:

Laurinsäure: 1 %

Myristinsäure: 1 %

Palmitinsäure: 27 %
Stearinsäure: 7 %

Ölsäure: Spuren

Linolsäure: 60 %

609828/1034

Die Gehalte der verschiedenen Aminosäuren, die in dem ausgeflockten Material vorhanden sind, sind die folgenden:

Säure % Aminstickstoff

Asparaginsäure	12,6
Glutaminsäure	10,2
Alanin	4,6
Arginin	4,8
Cystin	1,5
Glycin	4,8
Histidin	1,8
Isoleucin	5,9
Leucin	10,0
Lysin	7,5
Methionin	.2,1
Phenylalanin	6,2
Prolin	4,8
Serin	5,3
Threonin	5,7
Tyrosin	5,2
Valin	7,0

Vorzugsweise entfernt man das Solanin aus dem ausgeflockten Material.

Hierzu ist es zunächst möglich, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aus der Löslichkeit des Solanins in Essigsäure und Citronensäure Nutzen zu ziehen. Man kann eine dieser Säuren dazu verwenden, den p_H-Wert des Fruchtwassers zur Freisetzung des naszierenden SO₂ einzustellen, oder man kann das eusgeflockte Material oder das getrocknete Protein in der einen und/ oder der anderen dieser Säuren suspendieren, wobei die zweite Alternative wegen des hohen Preises dieser Säuren aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt ist. Wenn man trotz der wirtschaftlichen Überlegungen die erste Alternative anwendet, d.h. die Säuren zur Einstellung des p„-Wertes verwendet, sieht man, vorzugsweise nach dem Ausflocken, eine Kontaktzeit zwischen dem

609828/1034

■safe·. ,

ausgeflockten Material und dem suspendierenden Medium vor, die für die Extraktion des Solanins ausreicht. Im allgemeinen genügt eine Kontaktzeit von etwa 30 Minuten zu einer Verminderung des Solaningehalts des ausgeflockten Materials auf 10 % des ursprünglich vorhandenen Werts. Wenn man das nach der Endabtrennung gewonnene ausgeflockte Material oder das bereits getrocknete Protein in der einen und/oder der anderen der genannten Säuren suspendiert, verwendet man eine wäßrige Lösung, die diese Säuren in einer Menge von 0,05 bis 5 % enthält, wobei man diese Lösung in einer solchen Menge verwendet, daß man eine Suspension erhält, die etwa 10 % der trockenen Materialien enthält. Man beläßt diese Suspension während 15 Minuten bis 8 Stunden bei einer Temperatur von 30 bis 120⁰C, im allgemeinen von etwa 100°C. Die genaue Behandlungsdauer hängt von der gewählten Säure, ihrer Konzentration und dem angestrebten Solanin— Endgehalt ab. Um einen Gehalt von 150 mg/kg zu erreichen, ist eine Zeitdauer von 30 bis 60 Minuten im allgemeinen ausreichend. Mit Hilfe längerer Behandlungszeiten ist es möglich, bei den gleichen Bedingungen die Gehalte auf weniger als 20 mg/kg zu bringen.

Es ist im allgemeinen möglich, das Solanin mit Hilfe von organischen Lösungsmitteln aus dem ausgeflockten Material zu extrahieren, wobei man in diesem Fall insbesondere Methylalkohol, n-Butylalkohol oder Isopropylalkohol verwendet.

Auch hier arbeitet man mit einer Suspension,die etwa 10 % der getrockneten ausgeflockten Materialien in dem entsprechenden organischen Medium enthält, wobei man bei einer Temperatur arbeitet, die vorzugsweise der Rückflußtemperatur des verwendeten Lösungsmittels entspricht, und wobei man diese Temperatur während 30 Minuten bis 8 Stunden aufrechterhält. Die genaue Behandlungsdauer hängt von dem gewählten Lösungsmittel und dem Solanin-Endgehalt ab. Um einen Gehalt von 150 mg/kg zu erreichen, ist im allgemeinen eine Behandlungszeit von 2 bis 3 Stunden ausreichend. Mit längeren Behandlungszeiten, die bis zu 8 Stunden Erreichen können, ist es möglich, den Gehalt auf 20 mg/kg zu bringen.

509828/1034

Die wäßrige Extraktion mit Citronensäure oder Essigsäure sowie die Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel können kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Im Fall der Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel kann der Wirkungsgrad häufig durch ein geringes Ansäuern mit beispielsweise Citronensäure oder Essigsäure gesteigert werden.

Das Protein kann schließlich durch Filtration auf einem Üblichen Filter gewonnen werden, wobei die Filtration auf einem Rotationsfilter oder einem Bandfilter im Vakuum bewirkt werden kann und wobei bemerkenswerte Filtrationsgeschwindigkeiten erreicht werden können, die oberhalb 1500 l/Std./m liegen können.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Kartoffelproteine, die in Form eines mehr oder weniger hellgelben, sehr feinen Pulvers (das zu 10 % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 um und überhaupt nicht von einem Sieb mit einer Maschenweite von 200 pm zurückgehalten wird) vorliegen, das einen SOp-Gehalt von weniger als 150 mg/kg und einen Proteingehalt von etwa 80 % aufweist, können in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten verwendet werden, darunter den folgenden:

als Futtermaterialien (insbesondere für die Herstellung von künstlicher Milch für Kälber und Ferkel und für zusammengesetzte Futter für Rinder, Schweine, Geflügel und andere Nutztiere), ,·

als menschliches Nahrungsmittel [insbesondere zur Herstellung von texturierten Proteinen - d.h. durch Verspinnen erhaltene Proteine, eine Maßnahme, die dazu dient, ihnen die Textur von tierischen Proteinen zu verleihen, was die Verwendung dieses Materials für kulinarische Produkte auf der Grundlage von Fleisch ermöglicht -, von wiederhergestelltefli Kartoffelbrei, von geblähten Produkten des Typs der "Knabbergebäcke^M ("amusegueule")], .

als Material für die KlebstoffIndustrie,

als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Baumaterialien, wo das Protein als Mittel zur Verstärkung der Wasserbeständigkeit verwendet wird (insbesondere bei der Herstellung von

609828/1034

ORIGINAL

Sperrholz, Verbundmaterialien und Spanplatten (wozu das Protein gegebenenfalls zusammen mit Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, MeI-amin-Formaldehyd-Harzen oder Phenol-Formaldehyd-Harzen verwendet wird),

als Ausgangsmaterial für die Papierindustrie (insbesondere für das Beschichten und das Oberflächenveredeln) und

als Mittel zur Wiederbildung von Solen.

Weiterhin kann die Flüssigkeit, von der oben bereits die Rede war, oder das Filtrat, das bei der Abtrennung des ausgeflockten Materials durch Filtration anfällt (wobei die Flüssigkeit und das Filtrat insbesondere die "löslichen" Materialien der Kartoffel enthalten), in den gleichen Anwendungsgebieten angewendet werden, insbesondere wenn man sie mit den oben bereits aufgezählten, gegebenenfalls zu verwendenden Trägermaterialien versetzt.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung und die Anwendung der erhaltenen Proteine weiter erläutern.

Beispiel 1

Verdeutlichung der erzielten Verbesserung bei Anwendung von Natriumbisulfit anstelle von gasförmigem oder in Wasser gelöstem SOg

Vor dem Verreiben besprüht man 1000 kg Kartoffeln im Fall einer ersten Untersuchung mit 2 kg Bisulfit in Form einer 50%-igen wäßrigen Lösung und im Fall einer zweiten Untersuchung mit einer Lösung von 3 kg SO₂ in Wasser.

In beiden Fällen wird das Reibsei mit Hilfe einer Zentrifuge extrahiert.

Pro 1000 kg Kartoffeln extrahiert man etwa 500 1 Fruchtwasser oder Rotwasser, das pro 1 einen Trockenmaterialgehalt von 55 g aufweist, was einer Extraktionsausbeute von 70 % entspricht. Das Fruchtwasser wird nach dem Einstellen des p„-Werts mit Hilfe von technischer Chlorwasserstoffsäure auf einen p_H-Wert

S098.28/103A

2S00200

von 5,0 mit Hilfe einer Düse durch Einleiten von Dampf mit einem Druck von 10 bar bei einer Temperatur von 10O⁰C ausgeflockt. Das ausgeflockte Material wird mit Hilfe einer Klärzentrifuge abgetrennt.

Das mit Hilfe von SO₂ in wäßriger Lösung erhaltene ausgeflockte Material ist stark klebrig, und das Wasser kann nur schlecht abgetrennt werden. Der Trockenmaterialgehalt beträgt 20 %, und das Material besitzt einen grünlichgrauen Farbton.

Demgegenüber ist das mit Bisulfit erhaltene ausgeflockte Material luftiger und klebt nicht, was sich in einem Trockenmaterial von 35 % niederschlägt. Das Material besitzt eine gelbliche Färbung.

Beispiel 2 · Nachweis des Einflusses des p_H-Wertes

Man arbeitet in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben. Man gibt 1,2 kg technisches Bisulfit während des Verreibens der Kartoffeln zu und stellt in dem Überlaufstrom der Dekantiereinrichtung, d.h. in dem Fruchtwasser bzw. dem Rotwasser, den P_H-Wert auf unterschiedliche Werte ein. In dem ausgeflockten Wasser bestimmt man am Ausgang der Düse das Volumen des dekantierten ausgeflockten Materials in Abhängigkeit von der Zeit, wozu man 100 ml-Proben der ausgeflockten Lösung verwendet, die man in Teströhrchen einführt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt und bezüglich der zur Einstellung des ρ„-Wertes verwendeten Chlorwasserstoffsäure und der Essigsäure gruppiert.

509828/1034

- 18 Tabelle I

PH- Wert	HCl Volumen des ausgeflockten Materials nach 5 Min. 15 Min. 60 Min.	CH3COOH Volumen des ausgeflockten Materials nach 5 Min. 15 Min. 60 Min.
4,0 4,5 5,0	90 ml 85 ml 65 ml 60 ml 35 ml 35 ml 20 ml 20 ml 20 ml	100 ml 90 ml 75 ml 65 ml 35 ml 35 ml 30 ml 30 ml 30 ml
>5,0	Keine homogene Ausflockung. Ein Teil des leichteren ausgeflockten Materials trennt sich aus dem dekantier ten Material ab.

In der Tabelle stehen die angegebenen Volumina für den Volumenteil, der von dem Sediment eingenommen wird. Es ist zu ersehen, daß das Sedimentvolumen umso größer wird, je niedriger der ρ Wert liegt, was auf eine sehr leichte Struktur hinweist. Im Gegensatz dazu ist das ausgeflockte Material bei einem p„-Wert von 5 sehr dicht und setzt sich sehr schnell ab. Diese Beobachtungen lassen sich auch auf der Dekantiereinrichtung feststellen. Bei einem p„-Wert zwischen 4,8 und 5,0 erreicht man eine optimale Abtrennung. Wenn der p„-Wert unter 4,8 oder oberhalb 5,0 liegt, führt die zu leichte oder nicht homogene Struktur des ausgeflockten Materials zu Verlusten über die aus der Abtrennvorrichtung austretenden Flüssigkeiten.

Beispiel 3

Nachweis der Bedeutung des Augenblicks der Zuführung des Bi sulfits

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei man 1,2 kg Bisulfit verwendet, das man bei einer ersten Untersuchung vor dem Verreiben zu den Kartoffeln zusetzt und bei einer zweiten Untersuchung nach der Extraktion dem Fruchtwasser oder dem Rotwasser zugibt.

Es ist zu erkennen, daß das durch das Einführen des Bisulfits in das Fruchtwasser erhaltene ausgeflockte Material grünlicher

509828/1034

ist als das Material, das man erhält, wenn man das Bisulfit vor dem Reiben zusetzt. Es ist daraus zu schließen, daß das Blockieren der Oxydation bei der Freisetzung der Kartoffelzellen erreicht werden muß.

Beispiel 4 Nachweis der Bedeutung der Anwesenheit des Antioxydans

Man verfährt nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise, indem man 1,3 kg der Bisulfitlösung vor den Reiben auf die Kartoffeln aufsprüht. Man stellt den p„-Wert des Fruchtwassers oder des Rotwassers mit Chlorwasserstoffsäure auf einen Wert zwischen 4,8 und 5,0 ein. Dann gibt man 20 g Butylhydroxytoluol in Form einer 10%-igen Lösung in Methanol zu. Diese Zugabe erfolgt bei einer ersten Untersuchung zu den Kartoffeln vor dem Verreiben und bei einer zweiten Untersuchung zu dem Fruchtwasser oder dem Rotwasser. In beiden Fällen ist ein Gelbwerden des Fruchtwassers zu beobachten, und man erhält am Ausgang der Düse ein sehr luftiges ausgeflocktes Material, das sich leicht abtrennt. Der Trockenmaterialgehalt des erhaltenen ausgeflockten Materials beträgt 41,4 %.

Beispiel 5 Nachweis der Bedingungen für die Extraktion von Solanin

a) Man verfährt nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise bei sonst gleichbleibenden Verfahrensmaßnahmen zur Einstellung des p„-rWertes, wobei man nacheinander Chlorwasserstoff säure, Essigsäure und schließlich Citronensäure verwendet.

Im ersten Fall beobachtet man, daß das Endproteiη einen Solaningehalt von 1200 mg/kg und in den beiden anderen Fällen einen Solaningehalt von 500 mg/kg besitzt.

b) Man arbeitet nach der in Beispiel 1 angegeben Weise, wobei man nacheinander Essigsäure und Citronensäure zur Einstellung des p„-Wertes verwendet, sämtliche Bedingungen gleich hält, jedoch das ausgeflockte Wasser Während 1 Stunde vor* dem Dekantieren bei 100°C hält.

50 9828/1034

Es ist festzustellen, daß das Endprotein einen Solaningehalt von 150 mg/kg besitzt.

c) Man verfährt nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise (wobei der p„-Wert mit Hilfe von Chlorwasserstoffsäure eingestellt wird), wobei man bei einer ersten Untersuchung 5 % Essigsäure und bei einer zweiten Untersuchung 5 % Citronensäure unmittelbar nach dem Ausflocken, d.h. nach dem Austreten des Materials aus der Düse, zusetzt und wobei man das Reaktionsmedium während 1 Stunde bei 1OO°C hält.

Es ist festzustellen, daß der Solaningehalt des Endproteins 200 mg/kg beträgt.

Man erzielt analoge Ergebnisse, wenn man die Essigsäure durch Citronensäure ersetzt.

d) Man suspendiert das ausgeflockte Material, das nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise aus der Dekantiereinrichtung erhalten wird, in einer solchen Menge Wasser, daß man eine Proteinmilch mit einem Trockenmaterialgehalt von 10 % erhält.

Zu verschiedenen Proben dieser Milch setzt man unterschiedliche Mengen Essigsäure oder Citronensäure zu und beläßt die Proben im Fall der Essigsäure während 90oder 120 Minuten und im Fall der Citronensäure während 30 oder 60 Minuten bei einer Temperatur von 50 bis 100°C.

Nach Ablauf dieser Untersuchungen bestimmt man den Endgehalt des Solanins in dem gewonnen Protein.

In der folgenden Tabelle II sind verschiedene der angewandten Bedingungen und der Solaningehalt des Endproteins angegeben (wobei es sich versteht, daß der Solaningehalt des Proteins vor der Behandlung 1200 mg/kg beträgt).

5 0 9828/1034

- 21 -Tabelle II

Ver wen dete Säure	Zu dem Protein zugesetzte Sau rem enge (in %)	Tempe ratur in 0C	Behandlungs zeit bei der angegebenen Temperatur (in Stunden)	Solanin- endgehalt in mg/kg
Essig· säure	0,1 1	50 50	2 2	960 744
	5	50	2	120
	0,1	100	2	864
	1	100	2	540
	5	100	1,5	150
	5	100	2	60
Citro nen säure	0,1 1 5	50 50 50	0,5 0,5 0,5	804 660 480
	0,1	100	0,5	804
	1	100	0,5	480
	5	100	0,5	240
	5	100	1	150

Aus der obigen Tabelle geht hervor,, daß man bei einer Säure· konzentration von 5 % bei einer Behandlungstemperatur von 100⁰C im Fall der Essigsäure 2 Stunden und im Fall der Citronensäure 1 Stunde behandeln muß, um einen Solaningehalt des Proteins von mindestens 150 mg/kg zu erreichen.

e) Um das Solanin mit einem organischen Lösungsmittel zu extrahieren, suspendiert man 100 kg des Proteins in 1000 1 Methanol, Isopropanol bzw. n-Butanol. Die Suspension wird unter Rühren während 4 Stunden auf die Rückflußtemperatur des Systems gebracht. Nach dem Abfiltrieren wird das Protein getrocknet, und es wird der Solaningehalt des Proteins bestimmt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt.

609828/1034

Tabelle III

Lösungs mittel	Temperatur (in °C)	Solanin-Restgehalt (in mg/kg)
Methanol Isopropanol n-Butanol	70 80 105	240 48 360

Es ist festzuhalten, daß das in dieser Weise erhaltene Protein weiß ist, da die Extraktion mit Alkohol die Pigmente entfernt. Dieses Protein ist besonders geeignet für die Herstellung von Nahrungsmitteln oder kann zur Herstellung von texturierten Nahrungsmitteln verwendet werden.

Beispiel 6 Einfluß einer Ultrafiltrations-Zwischenstufe

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise 1000 kg Kartoffeln vor dem Verreiben mit 1,3 kg Bisulfit. Das Reibsei wird mit Hilfe einer Abklärzentrifuge extrahiert, wodurch man etwa 500 1 Fruchtwasser bzw. Rotwasser mit einer Konzentration von 49,7 g/l erhält. Der Proteingehalt beträgt 27 g/l und der Glührückstand bzw. Aschegehalt 10 g/l.

Das mit einer Essigsäurelösung auf einen ρ -Wert von 4,9 eingestellte und auf 35°C erhitzte Fruchtwasser wird auf eine

Ultrafiltrationsmembran mit einer Oberfläche von 1 m gebracht, wozu man einen Ultrafiltrationsmodul verwendet, der bei einem relativen Druck von 1 bar betrieben wird. Bei diesen Bedingungen beträgt der Durchsatz des Ultrafiltrats 1650 l/stunde. Man engt dieses Filtrat soweit ein, daß es einen Trockenmaterialgehalt von 134 g/l aufweist, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 93,5 g/l entspricht.

Dieses Pro.tein stellt die im wesentlichen ausfällbare Fraktion dar.

60 9828/1034

Die Lösung wird anschließend bei einer Temperatur von 1OO°C durch eine Düse geführt und über ein Trommelfilter abfiltriert. Der Filterkuchen wird dann getrocknet.

Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 85 %.

Beispiel 7

Man besprüht 1000 kg Kartoffeln der Art OARESA vor dem Verreiben mit 2 kg technischem Natriumbisulfit.

Das Reibsei wird in eine Zentrifugen-Dekantiereinrichtung eingeführt, wodurch man 510 1 Fruchtwasser mit einem Trockenmaterialgehalt von 55 g/l gewinnt.

Der p_u-Wert des Fruchtwassers wird mit Hilfe von technischer Chlorwasserstoffsäure (etwa 1,5 1 einer Chlorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 370 g/l) auf einen Wert von 5,0 eingestellt.

Anschließend setzt man dem in dieser Weise angesäuerten Fruchtwasser 20 g Butylhydroxytoluol in Form einer 10%-igen Lösung in Methanol zu, was ein Gelbwerden des Fruchtwassers zur Folge hat.

Das in dieser Weise behandelte Fruchtwasser wird mit einer Düse durch Einführen von Dampf bei einem Druck von 10 bar bei einer Temperatur von 100*
wird, ausgeflockt.

Temperatur von 100⁰C, die während 5 Minuten aufrechterhalten

Das erhaltene ausgeflockte Material wird mit Hilfe einer Zentrifuge abgetrennt. Es ist luftig, klebt nicht und besitzt einen Trockenmaterialgehalt von 35 %, Es weist eine gelbe Farbe auf.

Das Material wird auf einer pneumatischen Trocknungseinrichtung getrocknet, was zu 10,4 g des gewünschten Proteins führt, das eine hellgelbe Färbung besitzt und die folgenden Analysenwerte

509828/1034

aufweist:

Trocknungsverlust Proteingehalt (N χ 6,25)

mit Diäthyläther extrahierbares Material

mit Wasser extrahierbares Material Zucker

Stärke

Glührückstand

Calcium (als Ca ) Eisen (als Fe gerechnet) Kalium (als K gerechnet) p„-Wert der Lösung SO₂

Korngrößenverteilung:

Prozentsatz des von einem Sieb mit einer Maschenweite von 315 um zurückgehaltenen Materials Prozentsatz des von einem Sieb mit einer Maschenweite von 200 um zurückgehaltenen Materials Prozentsatz des von einem Sieb mit einer Maschenweite von IOC um zurückgehaltenen Materials

Prozentsatz des von einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 um zurückgehaltenen Materials

6.8 %

77,2 % (82,8 % des wasserfreien Produkts)

2.3 %

4.9 % keiner keine

2.4 % 280 mg/kg 180 mg/kg 7500 mg/kg 5,1

150 mg/kg

2 %

IO %

Beispiel 8

Verwendung der Kartoffelproteine zur Herstellung eines künstlichen Milchfutters für Mastkälber

Man vermischt

Magermilchpulver, Lactoserum,

eines Fettmaterials, das aus 15 kg Talg und 5 kg

Kokosöl besteht,

eines unter der Bezeichnung "PROTAMYL" bekannten

Stärkekomplexes,

der nach Beispiel 7 erhaltenen Proteine, eines Suspendiermittels (Carboxymethyl-Stärke) und vitaminisierten Mineralwürz Stoffs.

50 98 28/103A

40	kg
10	kg
20	kg
16	kg
10	kg
2	kg
2	kg

Man verabreicht diese Mischung, die man mit warmem Wasser auf eine mittlere Konzentration von 180 g/l verdünnt, nach einem wohldefinierten Futterplan zweimal täglich. Die erhaltenen Ergebnisse sind die gleichen, wie man sie mit Vergleichskälbern erhält, die in ihrem Futter ausschließlich tierisches Protein verabreicht bekommen,

Beispiel 9

Verwendung der erfindunqsqemäß erhaltenen Kartoffelproteine zur Herstellung von "Knabber-Backwaren" ("amuse-queule")

Man vermischt

60 kg Wachsmaisstärke,

20 kg der nach Beispiel 1 erhaltenen Proteine, 20 kg Wasser,
2 kg Salz,

1 kg gemahlenen Pfeffer und

2 kg Maisöl.

Man führt die Mischung in eine mit Dampf auf 16O°C erhitzte Koch-Strangpresse ein. Die Durchlaufzeit beträgt etwa 3o Sekunden. Das sich beim Austreten aus dem Mundstück aufblähende Produkt wird in kleine Stücke zerschnitten und in einem Frischluftstrom gekühlt.

Beispiel 10 Verwendung der Kartoffelproteine zum Verkleben von Sperrholz

In eine Mischeinrichtung mit vertikaler Achse führt man ein:

100 Teile Melamin-Formaldehyd-Harz, 10 Teile eines Härters,

10 Teile der nach Beispiel 1 erhaltenen Kartoffelproteine, 10 Teile Kaolin und
5 Teile Wasser.

Man vermischt während 15 Minuten. Man erhält eine klebende, viskose Mischung, die man in die Leiroauftragvorrichtung einbringt, mit der die zu verklebenden Sperrholzschichten mit Leim

609828/1034

versehen werden.

Die in dieser Weise verklebten Platten werden während 10 Minuten in der Kälte verpreßt und dann zur endgültigen Verklebung in die Heißpresse eingeführt.

Beispiel 11 Einfluß einer Ultrafiltrations-Zwischenstufe

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise 1000 kg Kartoffeln vor dem Reiben mit 1,3 kg Bisulfit. Das Reibgut wird mit Hilfe einer Zentrifuge extrahiert, wobei man etwa 500 1 Fruchtwasser oder Rotwasser mit einer Konzentration von 49,7 g/l erhält. Der Proteingehalt des Materials beträgt 27 g/l und der Glührückstand (Aschegehalt) 10 g/l.

Das mit einer Essigsäurelösung auf einen p„-Wert von 4,9 eingestellte und auf 35°C erhitzte Fruchtwasser wird auf

eine 1 m -Ultrafiltrationsmembran eines Ultrafiltrationsmoduls aufgetragen, der bei einem relativen Druck von 1,2 bar betrieben wird. Unter diesen Bedingungen wird ein Ultrafiltratdurchsatz von 1720 l/stunde erreicht. Man engt dieses Filtrat soweit ein, daß es einen Trockenmaterialgehalt von 156 g/l aufweist, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 110 g/l entspricht.

Dieses Protein stellt die im wesentlichen ausfällbare Fraktion dar.

Die Lösung wird anschließend bei 80 C über eine Düse geführt und auf einem Trommelfilter filtriert. Der Filterkuchen wird dann getrocknet. Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 84,8 %.

Beispiel 12 Einfluß einer Ultrafiltrations-Zwischenstufe

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise 100p kg Kartoffeln vor dem Verreiben mit 1,5 kg Bisulfit.

509828/1034

Das verdünnte Reibsei wird mit einer Dekantier-Zentrifuge extrahiert, wodurch man etwa 650 1 Fruchtwasser (Rotwasser) mit einer Konzentration von 28,5 g/l erhält. Der Proteingehalt des Materials beträgt 13,2 g/l, und der Aschegehalt beträgt 6,4 g/l.

Das mit einer Chlorwasserstoffsäure-Lösung auf einen p_H-Wert von 4,9 eingestellte und auf 30 C erhitzte Fruchtwasser wird 2 .

auf eine 1 m -Ultrafiltrationsmernbran eines Ultrafiltrationsmoduls aufgetragen, der bei einem relativen Druck von 1,2 bar betrieben wird. Unter diesen Bedingungen wird ein Ultrafiltratdurchsatz von 1500 l/stunde erreicht. Man engt das Filtrat bis zu einem Trockenmaterialgehalt von 46,7 g/l ein, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 29,4 g/l entspricht.

Dieses Protein stellt die im wesentlichen koagulierbare Fraktion dar.

Die Lösung wird anschließend bei 105°C durch eine Düse geführt und mit Hilfe eines Trommelfilters filtriert. Der erhaltene Filterkuchen wird dann getrocknet.

Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 85,1 %.

Beispiel 13 ·

Einfluß einer Ul trafil tr ations-Zwi sehen stuf -e

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise 1000 kg Kartoffeln vor dem Verreiben mit 1,5 kg Bisulfit. Das verdünnte Reibsei wird mit einer Zentrifugen-Dekantiereinrichtung extrahiert, wodurch man etwa 700 1 Fruchtwasser (Rotwasser) mit einer Konzentration von 33,0 g/l erhält. Der Proteingehalt des Materials beträgt 17,2 g/l, und der Aschegehalt beläuft sich auf 6,5 g/l.

Das mit einer Chlorwasserstoffsäure-Lösung auf einen p^-Wert

und auf 35 C erh:

509828/1034

von 4,9 eingestellte und auf 35 C erhitzte Fruchtwasser wird

anschließend auf eine 1 m -Ultrafiltrations-Membran eines Ultrafiltrationsmoduls aufgetragen, der bei einem relativen Druck von 1,3 bar betrieben wird. Unter diesen Bedingungen wird ein Ultrafiltrat-Durchsatz von 1810 l/stunde erreicht. Man engt das Filtrat auf einen Trockenmaterialgehalt von 120 g/l ein, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 78 g/l entspricht.

Dieses Protein stellt die im wesentlichen koagulierbare Fraktion dar.

Die Lösung wird anschließend bei 1OO°C über eine Düse geführt und mit einem Trommelfilter filtriert. Der erhaltene Filterkuchen wird dann getrocknet.

Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 83,8 %.

Beispiel 14 Einfluß einer Ultrafiltrations-Zwischenstufe

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise 1000 kg Kartoffeln vor dem Verreiben mit 1,7 kg Bisulfit. Das Reibsei wird mit einer Zentrifugen-Dekantiereinrichtung extrahiert, wodurch man etwa 500 1 Fruchtwasser (Rotwasser) mit einer Konzentration von 55 g/l erhält. Der Proteingehalt des Materials beträgt 28,6 g/l, und es besitzt einen Aschegehalt von 10 g/l.

Das mit einer Essigsäurelösung auf einen p„-Wert von 4,9 eingestellte und auf 38 C erwärmte Fruchtwasser wird auf eine

2
1 m -Ultrafiltrations-Membran eines Ultrafiltrationsmoduls aufgetragen, der bei einem relativen Druck von 1,2 bar betrieben wird. Unter diesen Bedingungen wird ein Ultrafiltrat-Durchsatz von 1700 l/stunde erreicht. Man engt dieses Filtrat bis zu einem Trockenmaterialgehalt von 180 g/l ein, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 135 g/l entspricht.

509828/1034

Dieses Protein stellt die im wesentlichen koaguIierbare Fraktion dar. - . · . ■

Die Lösung wird anschließend bei 14O°C über eine Düse geführt und in einem Trommelfilter filtriert. Der Filterkuchen wird anschließend getrocknet.

Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 85 %.

Beispiel 15 Einfluß einer Ultrafiltrations-Zwischenstufe

Man besprüht nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise lOOO kg Kartoffeln vor dem Verreiben mit 1,5 kg Bisulfit· Das Reibsei wird mit Hilfe einer Zentrifugen-Dekantiereinrichtung extrahiert, wodurch man etwa 500 1 Fruchtwasser (Rotwasser) mit einer Konzentration von- 52,3 g/l extrahiert. Der Proteingehalt des Materials beträgt 27,1 g/l und es weist einen Aschegehalt von 10,8 g/l auf·

Das mit einer Chlorwasserstoffsäure-Lösung auf einen p„-Wert von 5,0 eingestellte und auf 30 C erwärmte Fruchtwasser wird auf eine 1 m -Ultrafiltrations-Membran eines Ultrafiltrationsmoduls aufgetragen, der bei einem relativen Druck von 1,-2 bar betrieben wird. Unter diesen Bedingungen wird ein Ultrafiltrat-Durchsatz von 1580 l/stunde erreicht· Man engt das Filtrat auf einen Trockenmaterialgehalt von 81,6 g/l ein, was einem Proteingehalt des Konzentrats von 53,1 g/l entspricht.

Dieses Protein stellt die im wesentlichen koagulierbare Fraktion dar.

Die Lösung wird anschließend bei 105 C durch eine Düse geführt und auf einem Trommelfilter filtriert. Der Filterkuchen wird dann getrocknet.

Das trockene Material besitzt einen Proteingehalt (N χ 6,25) von 84,5 %.

509828/1034

Claims (26)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen aus Kartoffelfruchtwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fruchtwasser bei einer das Ausflocken der Proteine bewirkenden Temperatur mit naszierendem SOp behandelt.
2. 2. Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen aus Kartoffeldruchtwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Furchtwasser bei einem ρ -Wert von 4,6 bis 5,2 und bei einer Temperatur von 80 bis 140°C mit naszierendem SO- behandelt.
3. 3. Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelproteinen aus Kartoffeldruchtwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fruchtwasser bei einem p„-Wert von 4,6 bis 5,2 und bei einer Temperatur von 95 bis 1O5°C mit naszierendem S0~ behandelt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem ρ -Wert von 4,8 bis 5,0 arbeitet.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fruchtwasser einsetzt, das man aus einem Reibsei oder Reibgut erhalten hat, das in Gegenwart eines chemischen Reduktionsmittels hergestellt worden ist.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das naszierende SOp durch Zersetzen einer Sulfit-Verbindung bildet.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sulfit-Verbindung ein Bisulfit, ein eigentliches Sulfit, ein Hydrosulfit und/oder eine Sulfit-Lauge verwendet.
8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Reduktionsmittel mindestens zum Teil durch eine Sulfit-Verbindung gestellt wird, die zur Bildung Von naszierendem SO, verwendet wird.

   509828/1034
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man, wenn man als Sulfit-Verbindung technisches Bisulfit in Form einer 50%-igen Lösung verwendet, dieses Material in einer
   Menge von 0,5 bis 5°/oo, vorzugsweise 1 bis 1,5 /oo, bezogen auf das Gewicht der Kartoffeln, einsetzt.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den p_H-Wert mit einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure einstellt.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines Antioxydans arbeitet.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Antioxydans Butylhydroxytoluol, Butylhydroxyanisol, Propylgallat, Octylgallat, Dodecylgallat, Ascorbinsäure, Isoascorbinsäure, Thiodipropionsäure, Thiodipropionsäuredilaurylester, Ascorbylpalmitat und/oder Tocopherol und dergleichen verwendet.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den ρ -Wert des Fruchtwassers einstellt, wenn man dieses zu Beginn der Behandlung der Kartoffeln gewinnt, und daß man
    den p_H-Wert des Reibseis einstellt, wenn man das Fruchtwasser im Verlaufe der Behandlung gewinnt.
14. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß man das Fruchtwasser zu Beginn der Behandlung durch Verdünnen und Gegenstromwaschen des Reibseis gewinnt und die in dieser Weise erhaltene Lösung auf
    einem Ultrafiltrationsmodul vorkonzentriert.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, auf die das Fruchtwasser erhitzt wird, während einer zur vollständigen Ausflockung erforderlichen Zeit aufrechterhalten wird.

    509828/1034
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, auf die das Fruchtwasser zum Ausflocken der Proteine gebracht wird, dadurch erreicht wird, daß man das Fruchtwasser in eine Düse einführt und Frischdampf in dieses Wasser einleitet, wobei der verwendete Dampf einen Druck von 6 bis 11 bar aufweist, und so arbeitet, daß das ausgeflockte Material beim Austreten aus der Düse auf einen Druck unter 1 bar entspannt und während einer Zeitdauer auf dieser Temperatur belassen wird, die zur vollständigen Ausflockung, zur Entlüftung des ausgeflockten Materials und zur Befreiung von der Flüssigkeit, in der es in suspendierter Form vorliegt, ausreicht.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bia 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Solanin mit Essigsäure und/oder Citronensäure entfernt, indem man entweder den p„-Wert des Fruchtwassers mit Hilfe dieser Säuren einstellt oder das ausgeflockte Material oder das getrocknete Protein in einer wäßrigen Lösung dieser Säuren suspendiert.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Solanin dadurch entfernt, daß man das ausgeflockte Material mit einem organischen Lösungsmittel, das man vorteilhafterweise in angesäuerter Form verwendet, ausgewählt aus der Methanol, n-Butanol und Isopropanol umfassenden Gruppe, behandelt.
19. 19. Aus Fruchtwasser gewonnene Kartoffelproteine, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
20. 20. Aus Fruchtwasser gewonnene Kartoffelproteine, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form eines mehr oder weniger hellgelben, sehr feinen Pulvers vorliegen (das zu 10 % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 ;jm und zu O % von einem Sieb mit einer Maschenweite von 200 pm zurückgehalten wird), das einen SOp-Gehalt von weniger als 150 mg/kg und einen Proteingehalt von etwa 80 % aufweist.

    509828/1034
21. 21. Verwendung der Kartoffelproteine gemäß einem der Ansprüche 19 und 20 oder der nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine als Tierfutter (insbesondere zur Herstellung von künstlicher Milch für Kälber und Ferkel, und zur Herstellung von zusammengesetzten Futtern für Rinder, Schweine, Geflügel und andere Nutztiere).
22. 22. Verwendung der Kartoffelproteine nach einem der Ansprüche 19 und 20 oder der nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine als menschliches Nahrungsmittel (insbesondere zur Herstellung von texturierten Proteinen - d.h. von Proteinen, die durch Verspinnen erhalten werden, einer Maßnahme, die dazu dient, ihnen die Textur von tierischen Proteinen zu verleihen, was ihre Anwendung zur Herstellung von kulinarischen Präparaten auf der Grundlage von Fleisch ermöglicht -, von wiederhergestelltem Kartoffelpüree und geblähten Produkten von der Art der "Knabbergebäcke").
23. 23. Verwendung der Kartoffelproteine nach einem der Ansprüche 19 und 20 oder der gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine in der Klebstoffindustrie.
24. 24. Verwendung der Kartoffelproteine nach einem der Ansprüche 19 und 20 oder der nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine bei der Herstellung von Baumaterialien, bei der das Protein als Element zur Verstärkung der Wasserbeständigkeit eingesetzt wird (insbesondere bei der Herstellung von Sperrholz und Agglomeraten, gegebenenfalls in Kombination mit Harzen des Typs der Harnstoff-Formaldehyd-Harze, der Melamin-Formaldehyd-Harze oder der Phenol-Formaldehyd-Harze)..
25. 25. Verwendung der Kartoff el proteine nach eineni der Ansprüche 19 und 20 oder der nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine in der Papierindustrie

    509828/1034

    (insbesondere für die Beschichtung und die Oberflächenbehandlung ).
26. 26. Verwendung der Kartoffelproteine nach einem der Ansprüche 19 und 20 oder der nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 18 erhältlichen Kartoffelproteine zur Wiederbildung von Solen.

    509828/1034