DE2814922A1

DE2814922A1 - Verfahren zur reinigung und verbesserung der organoleptischen qualitaet von kartoffelproteinkoagulat fuer die menschliche ernaehrung

Info

Publication number: DE2814922A1
Application number: DE19782814922
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Giesemann; Friedrich Prof Dr Meuser; Heinz-Dieter Dr Smolnik
Original assignee: Emsland Staerke GmbH
Current assignee: Emsland Staerke GmbH
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2814922C2

Description

Titel
Verfahren zur Reinigung und Verbesserung der organoleptischen Qualität von Kartoffelproteinkoagulat für die menschliche Ernährung Anwcldunqsqei et Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung kartoffeleigener Geschmacks- und Geruchsstoffe aus Kartoffelproteinkoagulat, das aus Kartoffelfruchtwasser hergestellt werden kann.
Zweck Zweck der Erfindung ist es, das ernährungsphysiologisch hochwertige Proteinkoagulat, welches bisher aufgrund seiner durch das Koagulationsverfahren entstehenden Zusammensetzung als Lebensmittel bzw. als Zusatzstoff zu Lebensmitteln wenig geeignet ist, für die menschliche Ernährung nutzbar zu machen.
Stand der Technik sowie Kritik des Standes der Technik Zur Verwertung des Fruchtwassers in Kartoffelstärkefabriken gibt es zahlreiche und vielseitige Lösungsvorschläge (1, 2). Die nach verschiedenen Verfahren (3, 4, 5) potentiell möglicn erscheinende und auch zu erstrebende Gewinnung von nativen Kartoffel proteinen, die gegebenenfalis in verarbeiteter Form zu direktem menschlichem Verzehr geeignet sein würden, ist bis heute im industriellen Maßstab noch nicht gelungen. Das Problem der Eiweißgewinnung aus Kartoffelfruchtwasser ist bisher nur im Teilbereich der Verwertung der entstehenden Produkte als Viehfutter überwiegend gelöst. Das bei der Kartoffelstärkegewinnung anfallende Fruchtwasser kann dazu nach bekannten Verfahren thermisch behandelt werden, um die darin gelösten koagulierbaren Proteine auf einfache Weise als Feststoffe zu gewinnen (6). Die gefällten Proteine werden aus der Lösung abgeschieden und anschließend getrocknet. Es entstehen durch die dabei bisher angewendeten Verfahren Produkte, die hinsichtlich der Zusammensetzung, des erzielten Denaturierungsgrades und der Verhornung der Proteinpartikel, fir die menschliche Ernährung sowie für die Erzeugung von bestimmten Lebensmitteln nicht geeignet sind. Zugabe der durch Sprüh-, Gleichstroai-oder Trommeltrocknung gewinnbaren Produkte, bo ielswei.e zu stark wasserhaltigen Backwaren, fahrt in jedem Fall zn erhelJlichen nachteiligen Veränderungen von Soschmilck, Fr7rbC und Textur der Gebäcke.
Negdtive Veränderungen der Geschmacks- und Gcruchskomponcnten werden vor allem bei solchen Backwaren erhalten, deren Teig fermentativ gelockert wird. Das steht offenbar im Zusammenhang mit Begleitstoffen der aus dem behandelten Fruchtwasser konzentrierten und getrockneten Koagulate. Ähnliche negative geschinackl iche Veränderungen kommen bei der Verwendung von Kartoffelproteinkoagulat bei der Herstellung anderer Lebensmittel, wie beispielsweise Teigwaren, Dauerbackwaren und Suppen vor.
Aufgabe Aufgabe der Erfindung ist es, nach bekannten Verfahren aus Kartoffelfruchtwasser koagulierte Proteine in möglichst reiner sowie geschmacks-und geruchsneutraler Form als Trockenprodukt zu gewinnen.
Lösung Das mit bekannten Verfahren z. Z. industriell gewonnene Kartoffelproteinkoagulat besteht zu 80 bis 85 % aus Protein (Nx6,25), 8 - 10 % lipidartigen Stoffen sowie 1 - 2 % Mineralstoffen. Neben diesen Hauptkomponenten kommen niedermolekulare Geschmacksstoffe vor. Es konnte gezeigt werden, daß die Geschmacksstoffe im Koagulat zum größten Teil mit lipidartigen Stoffen assoziiert und in polaren Lösungsmitteln (Wasser, äthanol, Methanol u.a.) löslich sind (7). Die Erfindung ermöglicht es deshalb, die Lipide zusammen mit den Geschmacksstoffen zu entfernen.
Da die Lipide von den sich bei der Koagulation bildenden Proteinteilchen eingeschlossen werden, können sie aus dem Koagulat durch normale Extraktionsverfahren nur schwer entfernt werden. Bei diesen Verfahren bilden die Proteinteilchen außerdem eine dichte geschlossene und vom Lösungsmittel nur langsam zu durchdringende Schicht. Deshalb ist die Extraktionswirkung in herkömmlichen Apparaturen sowohl unvollständig als auch langwierig.
Die Oberwindung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgernäPj dadurch ermöglicht, daß die Proteinpartikel zur Herauslösung der Lipide und Geschmacksstoffe in Suspension gehalten werden, wobei die Konzentration der Suspension und ihre Temperatur sowie die Art des Lösungsmittels von entscheidender Bedeutung sind. Die dabei in das Lösungsmittel übergehenden Verunreinigungen werden durch Zentrifugaleh,cheidung vom Protein getrennt. Die Reinigung erfolgt Zweckm{jirJerw<:0e zweistufig, wobei in der ersten Stufe das dekantierte Koaqulat in heißem Wasser suspendiert wird. Der Wirkungsgrad der Reinigung ist oberhalb 1000C am besten. Allein durch diesen Verfahrensschritt wird der Proteingehalt des Koagulats auf ca. 90 X angehoben, der Mineralstoffgehalt unter 1 % abgesenkt und die geschmacklichen Eigenschaften des Trockenprodukts deutlich verbessert. In der zweiten Stufe wird das dekantierte Koagulat in heißem ethanol suspendiert. Dabei gehen weitere 3 - 5 7 der Lipidstoffe in das Lösungsmittel aus Äthanol und Wasser über, so daß der Proteingehalt des vom Lösungsmittel befreiten Koagulats zwischen 93 - 95 T.S. beträgt. Dieser Proteingehalt ergibt sich, wenn die Athanolkonzentration des Lösungsmittels nicht unter 70 ç (kg/kg) absinkt.
Erzielbare Vorteile Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein reines, geschmacksneutrales Kartoffel protein entsteht. Dieses kann entweder direkt oder nach weiterer Aufarbeitung (8) für die menschliche Ernährung verwendet werden. Die Lagerfähigkeit des Proteins ist durch die Entfernung der Lipide erheblich verbessert. Das Produkt bietet deshalb auch Vorteile für die Versorgung von Ländern, in denen ein Eiweißmangel in der Ernährung vorliet. Aufgrund der durch das Verfahren einfachen Herstellung sowie des besonders hohen ernährungsphysiologischen Werts (9) ist das Produkt anderen pflanzlichen Proteinen überlegen.
Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels Das Ausführunysbeispiel (Abb. A, B) zeigt eine Reinigungsanlage für die Aufarbeitung von 1 t/h Koagulat (1) mit ca. 30 % T.S. (2). Das Koagulat (I) wird im Verhältnis ein Teil Koagulat und fünf Teile Wasser (Frischwasser II), das im Gegenstrom geführt wird, gekocht (3). Die Kochzeit beträgt 10 - 15 min. Die Suspension wird durch Zentrifugalabscheidung, vorzugsweise durch Hvdrozyklone (4) getrennt. Der Obenauf wird als Abwasser (lIt) abgfiihrt. Der unterlauf wird in zwei weiteren Hydrozyklonen (5, 6) mit heißem Wasser gewaschen und der Unterlauf aus dem letzten Hydrozyklon anschlie"rnd zur Entwässerung dekantiert (7). Das Koagulat hat etwa 3() % T.S. und enthält ca. 90 o T.S. Protein. Falls dieser Reinheitsgrad ausreicht, kann das Produkt (IV) getrocknet werden.
Zur weiteren Reinigung wird das feuchte Produkt mit ebenfalls im negenstrom geführten Athanol (V) in einem DruckgefäP, (8) gekocht. Für das Kochen von 0,9 t/h feuchtes Produkt sind 25 m3/h reines Athanol erforderlich. Der Wirkungsgrad der Reinigung ist oberhalb des Siedepunktes von Athanol arn größten. Eine Kochzeit von 10 - 15 Minuten ist ausreichend, um eine Proteinreinheit von > 93 '. zu erreichen.
Die Suspension wird im Hydrozyklon (9) getrennt. Der Oberlauf wird zur Rückgewinnung des Athanols (VI) destilliert. Dabei fallen als Rückstand Lipidstoffe (VII) an, welche stark emulgierende Eigenschaften haben.
Der Unterlauf wird in Hydrozyklon (10, 11) mit angewärmtem Athanol gewaschen. Der Unterlauf des letzten Hydrozyklons wird mit einem Dekanter (12) oder einer anderen geeigneten Einrichtung von der flüssigen Phase getrennt. Aus dem so gereinigten Koagulat wird das Lösungsmittel verdampft und kondensiert. Das Produkt (8) hat einen Proteingehalt von 93 - 95 % sowie einen Mineralstoffgehalt von 1 V. Es ist geschmacksneutral und ohne weitere Reinigung für die menschliche Ernährung geeignet.
Quell ennachwei s 1. Siebert, K.: Ernährungsforschung 4 (1959) 183.
2. Heyns, K. u. Graefe, G.: Z. Lebensmittel-Unters. u. Forsch.
89 (1949) 255.
3. Porter, W.L., Siciliano J. Krulick, S. u. Heissler, E.G.: Membrane Science and Technology, New York: Plenum Press (1970).
4. Meuser, F. u. Smolnik, H.-D.: Stärke 28 (1976) 271.
5. Delanay, R.A.M. u. Donelly, J.K.: Proc. Biocheniistry 3 (1973) 21.
6. Oosten, B.J.: Stärke 28 (1976) 135.
7. Meuser, F. u. Smolnik, H.-D.: Veröffentlichung in Vorbereitung.
8. DT 26 05 541 A 1 9. Kofranyi, E. u. Jekat, J.: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 335 (1964) 174.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Reinigung von Kartoffel protein, das durch thermische Koagulation aus Kartoffelfruchtwasser gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Koagulat eingeschlossenen oder mit ihm assoziierten sowie komplexierten Begleitstoffe - hauptsächlich Lipide, Geruchs- und Geschmacksstoffe - durch Suspendieren, Kochen sowie Auswaschen mit polaren Lösungsmitteln aus diesem schrittweise entfernt werden.