DE2736194A1 - Verfahren zum trennen von weizengluten und weizenstaerke - Google Patents
Verfahren zum trennen von weizengluten und weizenstaerkeInfo
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Description
VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Inrj. von Kruisler f 1973
Di.-ItK). K. Scliönwnld, Köln
Dr. Iiiij. Th. M<;ycr, Köln
Di.-In.). K. W. I isliolc), Bad Soden
Dr. J. f. Fm;?,, Köln
Dipl. Ctiüin. Al« k von Kreisln, Köln
Dipl.-Chcm. Carola Keller, Köln
Dipl.-Ini). G. Selling, Köln
Ke/To.
5KOlNl, 10. August 1977
5KOlNl, 10. August 1977
III IUlMANHtIAlJ'., ΛΜ HAUCH.AHNH'Jf
Scholten-Honig Research B.V.,
P.O, Box 1, Foxhol (Niederlande)
P.O, Box 1, Foxhol (Niederlande)
Verfahren zum Trennen von Weizengluten und Weizenstärke
809810/0654
Verfahren zum Trennen von Weizengluten und Weizenstärke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Weizengluten und Weizenstärke aus beispielsweise Weizenfeinmehl
.
Neben dem bekannten Martin-Verfahren, bei dem Weizenfeinmehl mit Wasser angeteigt und Stärke aus dem gebildeten
Teig durch Waschen extrahiert wird, sind schon Verfahren entwickelt worden, bei denen Stärke
und Gluten aus freifließenden Gemischen von Weizenfeinmehl und Wasser abgetrennt werden.
Das sog. "kontinuierliche Verfahren zur Herstellung eines dünnen Teiges", das in "The Chemistry of Wheat
Starch and Gluten and their Conversion Products (1965)" von J.W. Knight, Seiten 27 bis 30, beschrieben ist, umfaßt
die Herstellung eines freifließenden dünnen Teiges aus Weizenfeinmehl und Wasser in einem kontinuierlichen
Mischer. Nach einer bestimmten Verweilzeit im Mischer wird die Stärke vom Gluten durch Waschen getrennt, indem
der dünne Teig in eine Pumpe unter gleichzeitigem Zuführen von Wasser zur Pumpe geführt wird. Das Gluten
wird durch Sieben gewonnen.
Gemäß einer in "Journal of Food Science" 36, (1971), Seiten 649 bis 652 beschriebenen Variante der "Fesca"-Methode
wird ein homogenisiertes Gemisch aus Weizenfeinmehl und Wasser in eine Stärkefraktion und ein
flüssiges Eiweißkonzentrat durch ein Zentrifugenverfahren getrennt. Das Gluten wird hierbei nicht aus dem
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Eiweißkonzentrat abgetrennt, vielmehr wird das Eiweißkonzentrat insgesamt getrocknet. In Ergänzung zu diesem
Verfahren kann das Gluten aus dem Eiweißkonzentrat durch Agglomerieren bei geeigneter Temperatur und Verweilzeit
unter starkem Rühren und Abtrennen des agglomerierten Glutens gewonnen werden, wie in der GB-PS
1 397 370 beschrieben ist.
Alle oben beschriebenen Verfahren umfassen eine Anzahl von Stufen, und zwar das Agglomerieren, Waschen und
Abtrennen, die in verschiedenen Apparaten durchgeführt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem das
Abtrennen von Stärke und das Agglomerieren von Gluten, ausgehend von Weizen, in einer einzigen Stufe durchgeführt
wird, indem ein Gemisch aus Weizeneiweiß und Weizenstärke und Wasser durch eine Hydrozyklonvorrichtung
hindurchgeführt wird. Durch dieses Verfahren wird nicht nur die Gewinnung von Weizengluten erheblich erleichtert,
sondern durch Verwendung einer Hydrozyklonvorrichtung wird der Wasserverbrauch erheblich herabgesetzt,
was bei der Lösung von Abfallwasserproblemen und bei der Energieersparnis von höchster Bedeutung ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Trennen von Weizengluten und Weizenstärke, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß ein dünner Teig, der Weizeneiweiß, Weizenstärke und Wasser enthält, in eine Hydrozyklonvorrichtung
geführt wird, in der man
a) das Gluten in den Hydrozyklonen agglomeriert und in agglomerierter Form in der überlauffraktion mitführt
und
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b) eine Fraktion am Auslauf abführt, die den überwiegenden Teil der Stärke enthält.
Wo im Rahmen der Erfindung der Ausdruck "dünner Teig" verwendet wird, ist dies in der Bedeutung des englischen
Wortes "batter" aufzufassen. Vorzugsweise wird Weizenfeinmehl für die Herstellung des dünnen Teiges verwendet,
und es können sowohl Feinmehl der harten als auch der weichen Weizenarten als Rohstoff für das Verfahren
gemäß der Erfindung verwendet werden. Diese Tatsache, daß beim Verfahren gemäß der Erfindung verschiedene
Qualitäten Weizenfeinmehl verwendet werden können, die sich nicht zur Anwendung bei den bekannten Herstellungsverfahren
für Weizenstärke eignen, ist von großem wirtschaftlichem Vorteil. Es ist jedoch auch möglich, Weizenmehl
oder andere Formen behandelten Weizens, beispielsweise Weizenflocken statt Weizenfeinmehl, zu verwenden.
Nachstehend wird das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise unter Einsatz von Weizenfeinmehl beschrieben.
Zur Herstellung von Gluten und Stärke aus Weizenfeinmehl wird erfindungsgemäß Weizenfeinmehl mit einer zur vollständigen
Hydratation der Stärke und zur Bildung eines pumpbaren dünnen Teiges ausreichenden Menge Wasser gemischt.
Die Wassermenge beträgt etwa 1,5 Tonnen Wasser pro Tonne Weizenfeinmehl. Das Mischen kann in jeder geeigneten
Vorrichtung durchgeführt werden. Der hierbei erhaltene dünne Teig erfordert keine lange Verweilzeit.
Eine Regelung des pH-Wertes des dünnen Teiges oder die Zugabe von Chemikalien, um beispielsweise die Hydratation
des Glutens zu verbessern, sind an sich nicht erforderlich, können aber unter besonderen Bedingungen erfolgen.
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Der pumpbare dünne Teig wird ohne weitere Zwischenstufen in die Hydrozyklonvorrichtung geführt, in der ein spontanes
Agglomerieren von Gluten zu Fäden und Klumpen stattfindet. Diese Erscheinung des Agglomerierens des
Glutens in der Hydrozyklonvorrichtung ist unerwartet und überraschend. Es ist außerdem überraschend, daß die
Glutenagglomerate, die eine Länge von einigen Zentimetern aufweisen können, das Verhalten der Hydrozyklone nicht
beeinflussen; denn es tritt kein Blockieren oder Verstopfen der Hydrozyklone auf.
Außerdem können die gebildeten Glutenagglomerate leicht durch Sieben aus dem überlauf der Hydrozyklone abgetrennt
werden.
In der Hydrozyklonvorrichtung wird eine schwere Fraktion aus dem dünnen Teig abgetrennt. Diese schwere Fraktion,
die den überwiegenden Teil der Stärke (erste Sorte Stärke oder Α-Stärke) und den überwiegenden Teil der Fasern
enthält, verläßt die Hydrozyklonvorrichtung an ihrem Auslauf. Das wäßrige Gemisch der ersten Sorte Stärke und
Fasern wird anschließend gesiebt, um die Stärke von den Fasern zu trennen, und der letzten Waschstufe wird frisches
Waschwasser zugeführt. Andere Reinigungsmethoden, beispielsweise das Waschen mit Wasser in Separatoren
oder Zentrifugen, eignen sich ebenfalls. Die reine Stärkesuspension, die dabei erhalten wird, kann weiter konzentriert,
entwässert und getrocknet werden.
Die in der Hydrozyklonvorrichtung abgetrennte leichte Fraktion enthält neben agglomeriertem Gluten die verbliebenen
Komponenten des Weizenfeinmehls, nämlich beispielsweise Stärke (2. Sorte Stärke oder B-Stärke), den
Rest der Fasern und gelöste Materialien. Das agglomerierte Gluten wird aus dieser leichten Fraktion, die als
überlauf der Hydrozyklonvorrichtung abgeführt wird, ab-
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getrennt und danach getrocknet. Dieses Abtrennen kann durch Sieben erfolgen. Die verwendeten Siebe, die Öffnungen
im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm aufweisen, brauchen keinen besonderen Anforderungen zu genügen, da das agglomerierte
Gluten leicht abgesiebt werden kann. Das Sieben wird vorteilhaft in einer üblichen rotierenden Gluten-Waschvorrichtung
durchgeführt, in der ein weiteres Agglomerieren des Glutens erfolgt, bis die bekannten Klumpen
steifer Konsistenz vorliegen.
Die Flüssigkeit, die das Sieb passiert, enthält die zweite Sorte Stärke und das gelöste Material. Die zweite
Sorte Stärke wird daraus beispielsweise durch Zentrifugieren oder Dekantieren gewonnen. Unter Umständen kann
der überlauf der Hydrozyklonvorrichtung auch eine kleine Menge erster Sorte Stärke enthalten, die nach dem Absieben
des agglomierten Glutens gewonnen werden kann, indem der Unterlauf durch eine Anzahl Hydrozyklone geführt
wird. Der Unterlauf dieser Zyklone, die die erste Sorte Stärke enthält, wird in die Waschstufe der Hydrozyklonvorrichtung
zurückgeführt. Der überlauf enthält die zweite Sorte Stärke und das lösliche Material.
Um eine bessere Trennung der Stärke und des Eiweisses bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung zu ermöglichen, empfiehlt es sich, einen Teil des glutenfreien Überlaufs aus der Hydrozyklonvorrichtung
zur Herstellung des dünnen Teiges zurückzuführen. Diese Rückführung in Kombination mit einer geeigneten
Anzahl Hydrozyklonstufen zum Waschen im Gegenstrom ermöglicht eine Herabsetzung des Wasserverbrauchs
auf weniger als etwa 3 m pro Tonne Weizenfeinmehl.
Die Abtrennung von Gluten und Stärke aus Weizenfeinmehl
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung kann mit Hilfe einer Mehrstufen-Hydrozyklonvorrichtung durchgeführt
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werden, wie sie beispielsweise in der Maisstärkeindustrie Anwendung findet. An diese Vorrichtung brauchen keine besonderen
Anforderungen gestellt zu werden. Beispielsweise eignet sich eine Mehrstufen-Hydrozyklonvorrichtung, die
aus drei Hydrozyklonstufen zum Klären des Überlaufs und einer aus mehreren Stufen, beispielsweise etv/a neun Stufen
aufweisenden Vorrichtung zum Waschen mit frischem Wasser im Gegenstrom besteht. Die Hydrozyklonstufen bestehen
aus einem oder einer Anzahl von Multihydrozyklonen, wie beispielsweise in der NL-Anmeldung 75.02097 beschrieben.
Die Anordnung der Hydrozyklonstufen in Serie kann auf verschiedenen
Wegen erreicht werden, wie beispielsweise in "Die Stärke" 15, (1963), Seiten 371/373 beschrieben. Eine ι
Hydrozyklonvorrichtung, die sich ebenfalls beim Verfahren gemäß der Erfindung eignet, ist in der US-PS 3 890 888
beschrieben.
Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Hydrozyklone
weisen vorzugsweise einen Durchmesser des zylindrischen Teiles von 10 bis 15 mm auf. Der Druckabfall über die Hydrozyklone
beträgt etwa 3 bis 6 bar. ·
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung näher ;
erläutert. i
Weizenfeinmehl aus dem Silo (A) wurde in einem Mischer ;
(B) mit dem gesiebten überlauf der Hydrozyklonvorrichtung und/oder Mischwasser zu einem pumpbaren dünnen
Teig gemischt. Das Gewichtsverhältnis Feinmehl/gesiebter überlauf betrug ungefähr 1/1,5. Der dünne Teig wurde
durch die Pumpe (C) in die Hydrozyklonvorrichtung (D) geführt. Die Hydrozyklonvorrichtung (D) bestand aus
zwölf Hydrozyklonstufen, von denen die drei obersten Stufen als Klärstufen (D1) und die übrigen neun Stufen
als Waschstufen (D2) dienten. Der dünne Teig, gemischt
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mit dem Unterlauf der Hydrozyklonvorrichtung und dem Überlauf der Hydrozyklonwaschvorrichtung, wurde mit
Hilfe einer Pumpe (E) einer ersten Hydrozyklonwaschstufe zugeführt. In dieser Stufe wurde der dünne Teig in eine
überlauffraktion, die leichte Komponenten enthielt, und
eine Unterlauffraktion, die schwere Komponenten enthielt, getrennt. Diese Trennung wurde bei jeder folgenden
Hydrozyklonwaschstufe wiederholt. Frisches Waschwasser mit einer Temperatur von 40 C wurde bei V der Zu- ,
fuhrleitung der letzten Hydrozyklonwaschstufe zugeführt; am Auslauf dieser letzten Hydrozyklonwaschstufe wurde
eine wäßrige Stärkesuspension, die Fasermaterial enthielt, abgeführt. Das Fasermaterial wurde bei III nach Abfiltrieren
mit Hilfe einer Siebvorrichtung (F) abgeführt.
Die reine faserfreie Stärkesuspension, die die Vorrichtung bei IV verließ, wurde konzentriert, die Stärke
in der bekannten Weise durch ein Vakuumfilter und durch pneumatisches Trocknen gewonnen. Der Eiweißgehalt der
Stärke betrug 0,3 %, berechnet auf trockener Basis.
Der überlauf der Waschabteilung (D9), der aus Wasser, I
Gluten, kleinen Stärkekörnern und gelösten Komponenten j
bestand, wurde mittels der Pumpe (G) in die Dreistufen- \
abteilung (D.) geführt. Das agglomerierte Gluten wurde j
mit dem Überlauf dieser Abteilung mitgeführt und aus ;
dem Überlauf mit Hilfe einer rotierenden Gluten-Wasch- ι
vorrichtung (H) mit einer Maschenweite von 0,5 mm abge- I
siebt. Das Gluten, das bei I abgeführt wurde, wurde ,
i pneumatisch getrocknet, bis ein Glutenprodukt erhalten j wurde, das ungefähr 80 % Eiweiß enthielt, berechnet
auf trockener Basis (Faktor 5,7).
Die Fraktion, die die aus der rotierenden Gluten-Waschvorrichtung
(H) bestehende Siebvorrichtung passierte, wurde in zwei Teile geteilt. Ein Teil wurde zur Herstellung
des dünnen Teiges aus Weizenfeinmehl benutzt, während der andere Teil, der bei I abgeführt wurde,
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verdampft und getrocknet wurde, nachdem die zweite Sorte Stärke gewonnen war.
Die Hydrozyklonvorrichtung arbeitete unter den folgenden Bedingungen:
Der Durchmesser des zylindrischen Teiles der Hydrozyklone in allen Multihydrozyklonstufen betrug 10 mm. Der Druckabfall
über die Hydrozyklone betrug 3,5 bar. Die Menge
des in der Reinigungsstufe zugeführten frischen Wassers
betrug etwa 2,5 m pro Tonne Weizenfeinmehl.
des in der Reinigungsstufe zugeführten frischen Wassers
betrug etwa 2,5 m pro Tonne Weizenfeinmehl.
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Le e rs e
ite
Claims (11)
1. Verfahren zum Trennen von Weizengluten und Weizenstärke,
dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner Teig, der Weizeneiweiß, Weizenstärke und Wasser enthält,
in eine Hydrozyklonvorrichtung geführt wird, in der man
a) das Gluten in den Hydrozyklonen agglomeriert und in agglomerierter Form in der überlauffraktion
mitführt und
b) eine Fraktion am Auslauf abführt, die den überwiegenden Teil der Stärke enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Teig in eine eine Waschabteilung enthaltende
Hydrozyklonvorrichtung geführt wird, in der man frisches Wasser im Gegenstrom führt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des vom Gluten befreiten Überlaufs zur Herstellung des dünnen Teiges verwendet
wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der überlauf vor der Rezirkulation
teilweise oder vollständig von Stärke befreit wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur in der Hydrozyklonvorrichtung
auf einen Wert oberhalb 300C gebracht wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur durch Zufuhr von
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ORlQfNAL INSPECTED
vorerwärmtem frischem Wasser auf einen Wert im Bereich von 30° bis 50°C erhöht wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Weizenfeinmehl in Stärke und Gluten
getrennt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Weizenmehl in Stärke und Gluten
getrennt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Hydrozyklone zur Anwendung kommen,
die einen zylindrischen Teil mit einem Durchmesser von 10 bis 15 mm aufweisen.
1O. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckabfall über die Zyklone 3 bis 6 bar beträgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß weniger als etwa 3 m frisches Wasser pro Tonne Weizenfeinmehl verwendet werden.
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