DE3621220A1 - Verfahren zur filtration von dick-gluten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration von Dick-Gluten unter Zusatz von Enzymen vor bzw. bei der Filtration. Bei dem Prozeß der Herstellung von Maisstärke müssen die Eiweißbestandteile des Maises - der Maiskleber, auch Gluten genannt - abgetrennt werden. Dies geschieht nach der Naßvermahlung von Mais durch eine Folge von Arbeitsschritten zur Entfernung von Keimen und Faserstoffen und Abzentrifugieren der Stärke, wobei eine aus dem Gluten und mechanisch beschädigten Stärkekörnern bestehende Fraktion als Zentrifugat gewonnen wird. Diese Fraktion wird als Dick-Gluten bezeichnet. Sie wird auf Trommelfiltern entwässert, getrocknet und als eiweißreiches Viehfutter verwendet.

Stand der Technik

Bei der Filtration des Dick-Glutens treten häufig Probleme auf; das Wasser wird hartnäckig zurückgehalten, so daß nur wenig Filtrat gewonnen wird und ein hoch wasserhaltiges Retentat erhalten wird, dessen Trocknung einen hohen Einsatz an Wärmeenergie erfordert. Dieses Problem wird auf die Quellung der im Dick-Gluten enthaltenen Stärke zurückgeführt.

In der US 39 28 631 werden stark verzweigte teilweise unlösliche Polysaccharide für die Filtrationsprobleme verantwortlich gemacht. Durch den Zusatz von Glukamylase zum Dick-Gluten wenigstens eine Stunde vor Beginn der Filtration wird die Stärke weitgehend abgebaut und die Filtrierbarkeit deutlich verbessert. Die Amylasebehandlung hat jedoch den Nachteil, daß die Stärke, die sonst als wertvoller Futterbestandteil im Retentat verblieben wäre, in Form gelöster Dextrine und Zucker verlorengeht. Das Filtrat wird teilweise zur Quellung des Maises wiederverwendet. Dadurch gelangt die noch darin enthaltene Amylase in das Mahlgut und bewirkt den Abbau von Stärke, wodurch ein weiterer Anteil davon verlorengeht. Ein anderer Teil des Filtrats wird verworfen und belastet durch seinen Gehalt an Stärkeabbauprodukten die Abwasserklärung.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Probleme bei der Filtration des Dick-Glutens zu vermeiden, dabei jedoch den Verlust von Stärke und eine Belastung des Abwassers zu vermeiden. Es wurde gefunden, daß dieses Ziel durch eine enzymatische Behandlung des Dick-Glutens vor oder während der Filtration möglich ist, wenn als Enzym eine Xylanase, eine Hemicellulase und/oder eine Glukanase, die frei von Amylasen und Proteinasen ist, eingesetzt wird.

Dieses Ergebnis ist überraschend, weil Mais nur sehr geringe Anteile an Quellstoffen mit Hemicellulosestruktur enthält und es nicht bekannt war, daß im Dick-Gluten derartige Quellstoffe enthalten sind. Die Erfinder vermuten - ohne damit die Erfindung auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen - daß die im Dick-Gluten enthaltene Stärke oder stärkeähnlichen unlöslichen Polysaccharide nicht die eigentlichen Verursacher der Filtrationsprobleme sind, sondern daß erst durch eine Wechselwirkung des geringen Anteils an Hemicellulosen mit den Stärkepartikeln bzw. den ungelösten Polysacchariden quellkörperartige Strukturen entstehen, die die beschriebenen Filtrationsprobleme verursachen. Dadurch wäre es erklärlich, daß sowohl durch den Abbau der Stärke als auch durch den Abbau der bisher nicht erkannten Hemicellulosen die Bildung dieser Quellkörper vermieden und die Filtrationsprobleme beseitigt werden können.

Ausführung der Erfindung

Enzympräparate, die eine ausreichende Xylanase-, Hemicellulase- und/oder Glukanase-Aktivität aufweisen, sind bekannt und im Handel erhältlich. Sie können aus Bakterien- oder Schimmelpilz-, z. B. Trichoderma-Kulturen stammen. Die genannten Aktivitäten können auch als Nebenaktivität neben einer anderen Hauptaktivität vorliegen, sofern die letztere nicht für das Verfahren abträglich ist. Das Enzympräparat muß frei von Amylase- und Proteinaseaktivität sein, die bei dem pH-Wert des Dick-Glutens von 3,5-4,5 wirksam ist, weil andernfalls ein unerwünschter Abbau der Stärke und des Glutens eintreten würde. Spuren dieser Aktivitäten, wie sie in den meisten Enzympräparaten nachweisbar sind, sind unschädlich, wenn sie keinen nennenswerten Abbau von Stärke und Gluten verursachen. Ebenso sind Amylasen und Proteasen, die nur außerhalb des pH-Bereichs des Dick- Glutens aktiv sind, für das Verfahren im allgemeinen unschädlich.

Der Bedarf an den erfindungsgemäß eingesetzten Enzymen ist außerordentlich gering und fällt wirtschaftlich neben der Erhaltung des Stärkeanteils im Dick-Gluten nicht ins Gewicht. Enzympräparate mit einer Xylanase-Aktivität von 50 bis 10 000 UXyl/g bei pH 3,5-4,5 werden in einer Menge von 0,05 bis 10 kg/t Glutentrockensubstanz eingesetzt. Eine Einwirkungsdauer von 30 bis 60 min bei 35 bis 45 Grad C ist ausreichend. Die Verweildauer des Dick- Glutens in der Filtrationsanlage kann in die Behandlungszeit eingerechnet werden, so daß bei hinreichend langer Verweildauer das Enzym erst beim Eintritt in die Filtrationsablage zugesetzt zu werden braucht.

Die Wirkung der erfindungsgemäß eingesetzten Enzyme bleibt hinter derjenigen der Glukamylase etwas zurück. Man erreicht einen um mindestens 0,5% höheren Feststoffgehalt im Retentat und wenigstens 5% mehr Filtrat. Obwohl schon diese Verbesserung von wirtschaftlicher Bedeutung ist, werden im Regelfall sogar noch günstigere Werte erreicht, z. B. eine Erhöhung des Feststoffgehalts um 1 bis 3% und eine Vergrößerung der Filtratmenge um 10 bis 30%. Es wird dadurch nicht nur der Nährwert des Glutenfutters erhöht, sondern gleichzeitig der Energiebedarf für die Trocknung vermindert.

Beispiele Arbeitsweise

Eine homogenisierte Glutensuspension wird unter Rühren auf 40 Grad C temperiert. Das zu prüfende Enzym wird mit einer Dosage von 0,24% (bezogen auf Gluten- Trockensubstanz) zudosiert und eine Reaktionszeit von 30 Minuten eingehalten. Eine genau definierte Menge (150,0 g) der Suspension wird unter Vakuum exakt 2 Minuten filtriert und die Filtratmenge bestimmt. Danach wird nochmals exakt 1 Minute unter Vakuum filtriert und wiederum die Filtratmenge bestimmt. Zur Bestimmung der Restfeuchte werden 10 g Retentat mit 10 g Seesand verrieben und bis zur Gewichtskonstanz bei 120 Grad C getrocknet (Bestimmung des Trockengehaltes).

Filtrationsversuche 1) Filtration bei 20 Torr

Nach der Reaktionszeit wurde 2 und 3 Minuten lang unter Vakuum filtriert.

Präparat 1 hat eine Aktivität von 330 CU/mg und 610 UXyl/g und bewirkt eine Erhöhung der Filtratmenge um 6,7%. Präparat 2 hat eine Aktivität von 100 CU/mg und 3000 UXyl/g und bewirkt eine Erhöhung der Filtratmenge um 10,6%. Eine spezielle Kombination von Xylanase und Cellulase, 1500 CU/mg und 120 UXyl/g in Präparat 3 ergibt nach 2 Minuten eine um 26,4% gesteigerte Filtratausbeute.

2) Filtration bei 16 Torr

Die Parameter sind dieselben wie in Beispiel 1.

Die Reihenfolge der Enzymwirksamkeit bleibt gleich.

Claims (1)

1. Verfahren zur Filtration von Dick-Gluten unter Zusatz von Enzymen vor bzw. bei der Filtration, dadurch gekennzeichnet, daß als Enzym eine Xylanase, eine Hemicellulase und/oder eine Glukanase, die frei von Amylasen und Proteinasen ist, eingesetzt wird.