DE2908320A1

DE2908320A1 - Reducing bitterness of alkaloid-contg. lupin seed - by steaming de-oiled material, drying and extracting with alcohol

Info

Publication number: DE2908320A1
Application number: DE19792908320
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Gross; Juergen Lau; Heinz Liebing
Original assignee: Franz Kirchfeld KG GmbH
Current assignee: Franz Kirchfeld KG GmbH
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-04

Abstract

Alkaloid-contg. oil seeds are deprived of their bitterness by (a) steam-treating the residues obtd. by standard deoiling with benzene hydrocarbons, (b) drying to 8-10% water content and (c) extn. with 85 vol.% alcohol, pref. with the addn. of acid, esp. dil. AcOH or HCl. The solid-liq. extn. takes place in a battery under pressure (is not >5 bar) at 70-80 degrees C, with alternate charging of extractant and miscella obtd. The extn. vapours are washed with aq. alcohol at 50 degrees C in a cyclone. The slurry obtd. is pumped, opt. after collection in an intermediate vessel, to the solvent conduits leading to the extractors. The prod. is used as protein-contg. food for human and animal nutrition. Protein losses are reduced. The alcohol vapours can be recovered and recycled.

Description

Verfahren zur Entbitterung von alkolqidhaltigenProcess for debittering from alcohol-containing

Ölsamen, insbesondere Lupin chrot Proteinhaltige Ölsamen enthalten häufig Bitterstoffe, sogenannte Alkaloide, welche die Pflanze und ihren Samen gegen nachteilige Umwelteinflüsse schützen. Oil seeds, especially lupine chrot, contain protein-containing oil seeds often bitter substances, so-called alkaloids, which the plant and its seeds counteract protect adverse environmental influences.

Solche Einflüsse können durch Pflanzenschädlinge oder auch durch extreme Witterungsverhältnisse qeaeben sein.Such influences can be caused by plant pests or by extreme ones Weather conditions must be level.

Man hat nun vorwiegend solche Öl samen gezüchtet und verbreitet, deren Gehalt an Bitterstoffen vergleichsweise gering ist. Dabei ist die Beseitigung der Bitterstof-fe bei der industriellen Verwertung der proteinhaltigenÖlsamen gar nicht erforderlich oder durch einfache Maßnahmen, wie z. B. Dämpfung oder Entwässerung, möglich.It has now mainly grown and distributed such oil seeds, theirs Content of bitter substances is comparatively low. Here is the elimination of the Not at all bitter substances in the industrial utilization of the protein-containing oil seeds required or by simple measures, such as. B. damping or drainage, possible.

Anbauversuche in den Anden haben allerdings gezeigt, daß derartige blsamen mit einem nur-geringen Gehalt an Bitterstoffen, wie z die Sojabohne oder Raps, nicht genügend widerstandsfähig gegen extreme Umwelteinflüsse sind.Cultivation trials in the Andes have shown that such Bloody seeds with only a low content of bitter substances, such as soybeans or Rapeseed, are not sufficiently resistant to extreme environmental influences.

Dagegen haben sich bestimmte Lupinearten, z*B. lupinus mutabilis, als äußerest widerstansfähig bei gleichzeitig hoher Samenausbeute pro Hektar erwiesen. Außerdem sind derartige Lupinen wegen ihres hohen Eiweiß-und Fettgehaltes (17 - 20 %) für die in den Anden und in anderen Hochländern in tropischen und subtropischen Gebieten lebende Bevölkerung als Ernährungs- und Erwerbsquelle von sehr großer Bedeutung.On the other hand, certain types of lupine, e.g. lupinus mutabilis, proven to be extremely resilient with a high seed yield per hectare at the same time. In addition, because of their high protein and fat content (17 - 20%) for those in the Andes and other highlands in tropical and subtropical Population living in areas as a source of food and livelihoods of very great importance.

Ein Nachteil besteht bei der industriellen Verwertung von Lupinen als Ausgangsrohstoff für die Protein- und Fett- gewinnung aber in dem Gehalt an Alkaloiden (1,5 - 2,5 %), die sich bei einer Entölung durch Pressung oder Extraktion mit einem Lösungsmittel, wie z.B.There is a disadvantage in the industrial use of lupins as a raw material for protein and fat production, however, in the content of Alkaloids (1.5 - 2.5%), which result from de-oiling by pressing or extraction with a solvent, e.g.

Hexan, auf die Rückstände der Verarbeitung, nä lnlich das Schrot und das Öl, verteilen. Bei diesen Alkaloiden handelt es sich vorwiegend um Spartein (C10 H19 O N ) und Lupanin (C15 H24 N2 0), die eine Verwendung der proteinreichen Rückstände als Nahrungs- und Futtermittel unmöglich machen.Hexane, on the processing residues, namely the meal and the oil, distribute. These alkaloids are mainly sparteine (C10 H19 O N) and Lupanine (C15 H24 N2 0), which are a use of the high protein Make residues as food and feed impossible.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem derartige alkaloidhaltige Ölsamen, insbesondere Lupinenschrot, wegen der sonstigen vorerwähnten positiven Eigenschaften in geeigneter Weise entbittert werden können. Eine Lösung dieser Aufgabe ist nach den bisherigen Erkenntnissen und Erfah -rangen nicht mit einer elnzigen Maßnahme möglich.The object of the invention is therefore to develop a method with such alkaloid-containing oil seeds, especially lupine meal, debittered in a suitable manner because of the other positive properties mentioned above can be. A solution to this problem is based on the knowledge to date and experience is not possible with just one measure.

Vielmehr müssen mehrere bestimmte Verfahrensschritte erfolgen um zu dem gewünschten Ziel zu kommen.Rather, several specific procedural steps must be carried out in order to to get to the desired destination.

In diesem Sinne besteht die Erfindung darin, daß die durch eine an sich bekannte Entbezinierung entfetteten Rückstände anschließend mit Wasserdampf behandelt, dann bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8 - 10 % Wasser getrocknet und schließlich mit Alkohol von etwa 85 Vol-t einer Extraktion unterzogen werden weitere, ergänzende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.In this sense, the invention consists in that the by a well-known degreasing residues are then degreased with steam treated, then dried to a moisture content of 8-10% water and finally subjected to extraction with alcohol of about 85 vol-tons further, supplementary features of the invention emerge from the subclaims.

Zur näheren Erläuterung dienen die nachstehenden Einzelheiten.The following details serve to provide a more detailed explanation.

Nach der Entölung in konventionaller Weise liegt der Alkaloidgehalt, bezogen auf das sogenannte Schrot (den Rückstands bei 0,97 - 1,09 t. Versuche mit vie-Lösungsmitteln und Lösungsmitteigemischen haben gezeigt, daß es nicht möglich ist, mit dem Extraktionsvorgang, der zur Entfettung nötig ist, gleichzeitig auch die Alkaloide zu entfernen Je nach Durchführung der Entfettungs-Extraktion ergibt sich dabei eine Verteilung der Alkaloide auf das Rohöl und das Extraktionsschrot. Das Rohöl weist dann einen Alkaloidgehalt von 0,76 - 1,56 % auf.After de-oiling in the conventional way, the alkaloid content is based on the so-called shot (the residue at 0.97 - 1.09 t. Tests with vie solvents and solvent blending have shown that it is not possible is at the same time as the extraction process that is necessary for degreasing Remove the alkaloids depending on how the degreasing extraction is carried out This results in a distribution of the alkaloids between the crude oil and the extraction meal. The crude oil then has an alkaloid content of 0.76 - 1.56%.

Bekannt ist im übrigen das Entbittern durch Entwässerung, womit allerdings nur die wasserlöslichen Alkaloide entfernt werden können. Eine großtechnische Durchführung einer solchen Entbitterung ist bisher nicht bekannt. Die Entbitterung mit Wasser erfordert Verweilzeiten des Gutes von vielen Tagen und einen entsprechend großen Verbrauch an Frischwasser; außerdem sind damit unvertretbar große Eiweißverluste von 36 - 52 % verbunden. Ferner erfordert das dabei anfallende Eitterwasser eine besondere Aufbereitung. Somit dürfte schon wegen der erforderlochen hohen Investitions- und Betriebskosten, z B.In addition, debittering by drainage is known, but with which only the water-soluble alkaloids can be removed. A large-scale implementation such debittering is not yet known. Debittering with water requires dwell times of the goods of many days and a correspondingly long one Consumption of fresh water; in addition, large protein losses are unacceptable connected by 36 - 52%. Furthermore, the resulting Eitterwasser requires a special processing. Thus, due to the high investment costs required, and operating costs, e.g.

i.nergiekos ren für das Eindampfen, ein großtecbnisches Verfahren auf der Grundlage der sogennanten Entwässerung keinen wirtschaftlichen Erfolg haben.Innergiekos ren for evaporation, a large technical process do not have any economic success on the basis of so-called drainage.

Es ist demgegenüber erforderlich, ein anderes Lösungsmittel einzusetzen, das eine höhere Selektivität zu den entfernenden Alkaloiden besitzt und das auch in den in Betracht kommenden Ländern (s.o.) verfügbar und billig ist Außerdem muß ein solches Lösungsmittel eine niedrigere Verdampfungswärme als Wasser haben und wegen der Verwendung des entbitterten Bupin4achrotes als Nahrungs- und Futtermittel physiologisch unbedenklich sein.In contrast, it is necessary to use a different solvent, that has a higher selectivity to the removing alkaloids and that too in the countries in question (see above) available and cheap is also must such a solvent have a lower heat of vaporization than water and because of the use of the debittered bupine red as food and feed be physiologically harmless.

Wie Versuche gezeigt haben, ist aus allen vorgenannten Gründen Aethanol oder Methanol in Form von 85 - 90 Vol -%igem Alkohol zur Entbitterung geeignet; auch führt dieses Mittel zu Extraktionszeiten, die vergleichbar sind mit den Extraktionszeiten bei der Entfettung von Ölsaaten.As tests have shown, ethanol is used for all of the reasons mentioned above or methanol in the form of 85 - 90% alcohol by volume suitable for debittering; this means also leads to extraction times which are comparable to the extraction times in the degreasing of oilseeds.

Zum Vermeiden von Eiweißverlusten ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, der Entbitterungs-Extraktion eine Wasserdampfbehandlung der Rückstände vorzuschalten, und zwar so, daß der Gehalt an wasserunlöslichem Protein bei etwa 96 % liegt. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die nachfolgende Entbitterungs-Extraktion günstig beeinflußt wird. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß insbespndere das niedermolikulare Alkaloid Lupinin (MG = 169,29) wegen seines Dampfdruckes (Kp = 255 - 257 CC) in den durchströmenden Wasserdampf, der als Trägerdampf dient, sublimiert.It is special in this context to avoid protein losses Advantageously, the debitter extraction a steam treatment of the residues upstream, in such a way that the content of water-insoluble protein is about 96% lies. It has been shown that this results in the subsequent debittering extraction is favorably influenced. This results from the fact that in particular that Low molecular weight alkaloid lupinine (MW = 169.29) because of its vapor pressure (Kp = 255 - 257 CC) sublimates into the flowing water vapor, which serves as carrier vapor.

Weiter hat es sich als günstig herausgestellt, die Extraktion unter Druck bis max p = 5 bar durchzuführen, da sich dann mit 85 - 90 %einem Alkohol eine Heißex -traktion bei etwa 800 C durchführen läßt. Aus diesem Grunde empfiehlt sich auch die Anwendung einer Batterie -Extraktion. Dadurch ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit, das entbitterte, aber noch lösungsmittelfeuchte Extraktionsgut mit Dampf von 5 atü abzudrücken, so daß die nachfolgende Entfernung des Lösungsmittels aus dem Extraktionsgut mit geringerem Einsatz an Direktdampf erfolgen kann. weil der Rückstand durch den Abdrückvorgang weniger Lösungsmittel zurückhält.It has also been found to be beneficial to take the extraction below Pressure up to max p = 5 bar to be carried out, since then with 85 - 90% of an alcohol a Hot extraction can be carried out at about 800 C. For this reason it is recommended also the use of battery extraction. This results at the same time the possibility of the debittered, but still solvent-moist extraction material to be squeezed with steam of 5 atmospheres, so that the subsequent removal of the solvent can be made from the extraction material with less use of direct steam. because the residue retains less solvent as a result of the extraction process.

Die Zugabe von Säure, vorzugsweise von Essig- oder Salzsäure, zu dem Alkohol-Wasser-Gemisch zur Erreichung des isoelektrischen Punktes des Lupineeiweisses reduziert den Eiweißverlust noch weiter und ermöglicht eine schnelle alkaloid-xlrakt~. vn r da die Aisalolue im sauren pH-Bereich in Salze überführt werden und somit in polaren Lösungsmitteln besser löslich sin6.The addition of acid, preferably acetic or hydrochloric acid, to the Alcohol-water mixture to reach the isoelectric point of the lupine protein reduces protein loss even further and enables rapid alkaloid xlrakt ~. vn r because the aisalolue are converted into salts in the acidic pH range and thus into polar solvents more soluble sin6.

Die aus der extraktion sich ergebende Alkohol-Miscella enthält außer den Alkaloiden Kohlehydrate in Form von Zellulosen und Zuckern. Bei der Eindampfung der Miscella verbleibt ein Sumpfproduckt mit diesen Stoffen behaftet, dessen Aufarbeitung zur weitern Rückgewinnung des Restalkohols in einem evakuierten Eindickapparat für viskose Stoffe erfolgt. Eine Gewinnung der Alkaloide aus diesem Gemisch ist möglich, jedoch nicht gegenstand der vorliegenden Erfindung.The alcohol miscella resulting from the extraction also contains the alkaloids carbohydrates in the form of celluloses and sugars. During evaporation the miscella remains a sump product afflicted with these substances, its processing for further recovery of the residual alcohol in an evacuated thickener for viscous substances takes place. The alkaloids can be obtained from this mixture, however, it is not the subject of the present invention.

Die Alkoholdämpfe, teilweise mit Wasserdampf vermischt, werden in an sich bekannten Kondensations-und Konzentrationseinrichtungen, z. B. Ventilbödenkolonnen, Kühlern, Kondensatoren usw. und in der erforderlichen Konzentration dem Extraktionsprozeß wieder zugeführt.The alcohol vapors, partly mixed with water vapor, are in known condensation and concentration devices, e.g. B. valve tray columns, Coolers, condensers, etc. and in the required concentration the extraction process fed back.

In der Zeichnung ist eine z-ur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dienende Anlage als Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Anlage besteht im wesentlichen aus folgenden Bauteilen Die Extraktion mit wässerigem- Alkohol wird vorzusweise in einem oder mehreren Chargenapparaten, die auch in der Lag sind, unter erhöhtem Druck zu arbeiten (1, 2 3, 4 und 5), durchgeführt.In the drawing is a z-ur implementation of the method according to Invention serving plant shown as an embodiment. The plant exists Essentially consisting of the following components: The extraction with aqueous alcohol is preferably in one or more batch machines that are also in the lag to work under increased pressure (1, 2 3, 4 and 5).

Nach erfolgter Extraktion wird der Restalkohol aus dem Schrot mittels direktem Wasserdampf abgetrieben und kondensiert ( 6, 7, 9, 10, 11).After extraction has taken place, the residual alcohol is removed from the meal using driven off direct steam and condensed (6, 7, 9, 10, 11).

Der Alkohol wird in der Kolonne 12 und den Kühlern 13, 14 und 15 zurückgewonnen und dem Tank (2) wieder zueführt. Das in seinem Protein-Gehalt nun höher konzentrierte und von den Bitterstoffen befreite Schrot bzw.The alcohol is recovered in column 12 and coolers 13, 14 and 15 and fed back to the tank (2). That is now more concentrated in its protein content and meal or meal freed from the bitter substances

Mehl geldngt in einen Trockner (16, 17, 18) wo er unter schonenden Bedingungen auf die zur Lagerung erforderliche Restfeuchte gebracht wird.Flour is put in a dryer (16, 17, 18) where it is gently Conditions is brought to the residual moisture required for storage.

Die nach der Extraktion anfllende Miscella wird filtriert (19), voreingedampft (20, 21, 22) und der Konzentrationskolonne wieder zugeführt.The miscella that accumulates after the extraction is filtered (19) and pre-evaporated (20, 21, 22) and fed back to the concentration column.

In dem Eindampfapparat (20) fällt eine sehr stark kohlehydrathaltige Restsubstanz an, die in einem Eindampfgefäß (23) von dem Restalkohol befreit wird. Das nun verbleibende Restprodukt enthält vornehmlich Kohlehydrate in Form von Zuckern und die aus dem Eingangsmaterial entfernte Komponente Bitterstoffe.A very high concentration of carbohydrates falls in the evaporator (20) Residual substance, which is freed from the residual alcohol in an evaporation vessel (23). The remaining product contains mainly carbohydrates in the form of sugars and the component bitter substances removed from the input material.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: 1) Process for debittering of alkaloid-containing Oil seeds, in particular lupine meal, characterized in that the an well-known degreasing residues are then degreased with steam treated, then dried to a moisture content of 8-10% water and finally subjected to extraction with alcohol of about 85% by volume.

2) Method according to claim 1, characterized in that the solid-liquid extraction in a battery under a pressure of up to p = 5 bar at a temperature of 70 - 800 C is carried out with alternate exposure to the extractant and the resulting miscella.

3) Method according to claim 1, characterized in that during acid, preferably dilute acetic or hydrochloric acid, is added to the extraction.

4) Method according to claim 1, characterized in that the extraction booths be washed with aqueous alcohol at about 500 C in a cyclone and the resulting Sludge, possibly after collection in an intermediate container, into the Solvent pressure line leading to the extractors is pumped.