DE3788194T2 - Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Getreide. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Getreide, insbesondere aus Gerste.
• DE-C-804 908 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Roggen und aus anderen Stärke enthaltenden Rohmaterialien, umfassend das Unterwerfen trocken gemahlener Roggenkörner einer Behandlung in Wasser mit einer Enzymmischung, so daß diese in den Körnern vorliegenden Verbindungen, außer Stärke, hydrolysiert und solubilisiert werden und wobei Stärke rückgewonnen wird. Die zu hydrolisierenden Verbindungen sind schleimbildende Verbindungen z. B. Hemicellulose-Schleime. Die Enzym-Mischung wird aus Mikroorganismen wie Aspergillus oryzae und Rhizopus oryzae erhalten. Die Enzym-Behandlung wird bei 30ºC während 24 Stunden durchgeführt. Bei der ausgewählten Temperatur hydrolisieren die in der Enzym-Mischung vorliegenden diastatischen, d. h. amylolytischen, Enzyme und nicht die Stärke.
• Das finnische Patent 56 552 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Gerste, bei dem die ganzen Gersten-Körner in auf 40-45ºC erwärmtes Wasser, welches 0,3% Schwefeldioxid enthält, während 5-48 Stunden eingetaucht werden; die eingetauchten Körner werden mit dem Prozeßwasser gemahlen, so daß die Hülsenanteile relativ intakt bleiben und die endospermischen Teile des Körner in Teilchen von kleiner als 0,1 mm Größe zerteilt werden; die gemahlene Gerste wird mit Wasser gesiebt; die Stärke wird vom Filtrat unter Verwendung der unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeiten abgetrennt und die schwere Stärkefraktion wird gewaschen und durch eine Vielzahl von Stufen, die auf dem Unterschied der Sedimentationsgeschwindigkeit basieren, aufkonzentriert.
• Bei diesem Verfahren werden verschiedene Produkt-Fraktionen in den verschiedenen Stufen erhalten. Die Körner werden in eine Stärke-, Protein- und Faser-Fraktion aufgetrennt. Normalerweise werden alle Produkte getrocknet, um die Lagerungsstabilität mittels verschiedener Trockner-Typen oder lösliche Fraktionen durch Verdampfer zu erhöhen.
• Es wurden verschiedene Verfahren und Mittel wie pH-Einstellung oder Wärmekoagulation der Proteine aus dem Prozeßwasser eingesetzt.
• U.S. Patent 4 428 967 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Maltose-Syrups als Hauptprodukt aus Gerste, umfassend die Zugabe einer enzymhaltigen β-Glucanase und vorzugsweise auch α-Amylase zu Gerstenmehl.
• Es wird β-Glucanase zugegeben, um die vorliegenden, teilweise hydrolysierten, β-Glucane zu hydrolysieren und um die Viskosität auf betriebsfähige Werte zu reduzieren. Die wahlweise zugegebene α-Amylase dient dazu, die Hydrolyse der Stärke bereits zu initiieren. Die in der Beschreibung erwähnten Enzym-Zubereitungen und die Beispiele zeigen alle α-Amylase- Aktivität. Darüber hinaus stellt das Verfahren Stärke von schlechterer Qualität bereit, die als Zwischenstufe zur Herstellung von Maltose-Syrup verwendet wird.
• Die vorliegende Erfindung hat neben anderen Dingen die Aufgabe, den Massenausgleich bei der Stärke-Herstellung zu verändern, so daß die Menge an Löslichem maximiert wird, um die Menge an Rohstoff, die das Verfahren über einen Verdampfer verläßt, zu erhöhen, während proportional dazu die Menge an Rohstoff, die in den Trocknern getrocknet wird, reduziert wird. Tatsache ist, daß die Verdampfungskosten des Wassers in einem Verdampfer weit niedriger im Vergleich zu den Verdampfungskosten des Wassers in den Trocknern liegen.
• Ein weitere Aufgabe der Erfindung ist es, weiterhin die Trennung der verschiedenen Produkt-Fraktionen zu verbessern.
• Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Getreide bereitgestellt, umfassend das Unterwerfen trocken gemahlener, enthülster Getreidekörner einer Behandlung in Wasser mit einer Enzym-Mischung, so daß die in den Körnern vorliegenden Verbindungen, außer Stärke, hydrolysiert und solubilisiert werden und das Isolieren der Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß Gerste als Getreide eingesetzt wird und das Verfahren die nachstehend genannten aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:
• a) Einwirkenlassen einer Behandlung in Wasser bei 40ºC bis 50ºC auf trocken gemahlene enthülste Körner mit einem Enzym-Gemisch, das Aktivitäten aufweist, die ausgewählt sind aus proteolytischen, Cellulase-, Hemicellulase-, β-Glucanase- und Pectinase-Aktivitäten, wobei das Enzym- Gemisch aus dem Mikroorganismus Trichoderma viridae erhalten wird und das Gemisch im Temperaturbereich von 40ºC bis 50ºC ohne α-Amylase-Aktivität ist,
• b) gegebenenfalls Homogenisieren des erhaltenen Produkts,
• c) Extrahieren der Stärke aus dem erhaltenen Produkt unter Zurücklassen von Fasern,
• d) Konzentrieren der Stärke zur Bildung einer Rohstärke- Fraktion und einer Prozeßwasser-Fraktion,
• e) Abtrennen der Proteine aus der erhaltenen Rohstärke-Fraktion und
• f) Auftrennen der erhaltenen proteinfreien Rohstärke-Fraktion in eine primäre und eine sekundäre Stärke-Fraktion.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenüber bekannten Verfahren die Vorteile, daß mehr gelöste Stoffe erhalten werden, die Trennung der verschieden Fraktionen verbessert ist, weniger Prozeßwasser benötigt wird und es mehr reine primäre Stärke erhalten wird.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise angewendet werden, wenn man gemäß dem beiliegenden Schema verfährt.
• Stufe a) beginnt mit gemahlenen, enthülsten Körnern. Für dieses Vorhaben werden die ganzen Körner zuerst trocken gemahlen und gesiebt, wobei Hülsen und Fasern abgetrennt werden. Das erhaltene Mehl wird dann in einem Mischer in einem Verhältnis von 2 : 1 bis 4 : 1 mit Prozeßwasser, das auf etwa 40- 50ºC erhitzt wird, mit der zugefügten Enzymmischung und mit den sich ergebenden Enzymen gemischt. Unter Prozeßwasser wird verwendetes Wasser verstanden, das aus einer Stromabwärts- Verfahrensstufe im Kreislauf rückgeführt wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wird in einen Tank überführt, in dem die Enzym-Reaktion stattfindet. Die Enzym-Behandlung kann in ihrer Dauer variieren, sie beträgt jedoch vorteilhafterweise 2 Stunden.
• Die verwendeten Enzyme hydrolysieren und solubilisieren Verbindungen, die in den Körnern vorliegen, wie Proteine, β-Glucane, Hemicellulosen und Pectine, während Stärke überhaupt nicht angegriffen wird. Diese Reaktion führt zum Erweichen der Zellstrukturen und zu einer leichteren Freisetzung der eingebetteten Stärke-Körnchen mit anschließender hoher Stärke-Ausbeute. Die Hydrolyse beträchtlicher Mengen an Unlöslichem zu Löslichen führt zur verbesserten mechanischen Entwässerung von Nebenprodukten, wodurch die Menge an Wasser, die daraus in späteren Stufen verdampfen soll, vermindert wird.
• Die hauptsächlich zu verwendenden Enzyme sind Enzyme mit proteolytischer Aktivität, Cellulase-, Hemicellulase-, β- Glucanase- und Pectinase-Aktivität. Eine geeignete Enzym- Mischung ist z. B. Alko Econase 20, die aus dem Microorganismus Tricodernia viridae erhalten wird und die vorstehend genannten Aktivtäten umfaßt. Die Menge an Enzym-Mischung ist der erforderlichen Reaktionszeit proportional.
• In diesem Beispiel wird das durch die Enzym-Behandlung erhaltene Produkt anschließend an die Entwässerung in Stufe b) homogenisiert.
• Dann wird in Stufe b) Stärke aus dem homogenisierten Produkt mittels Fasern zurückhaltenden und Rohstärke durchlässigen Sieben extrahiert. Das Stärke-Extrahieren/Faserwaschen findet in einer Vielzahl von Stufen statt, in denen die Fasern im Gegenstrom mit einer verhältnismäßig geringen Menge Waschwasser gewaschen werden. Die Faser-Fraktion wird entwässert und getrocknet.
• Die Rohstärke-Fraktion wird dann in Stufe d) konzentriert, wobei eine Lösliches enthaltende Flüssigkeit (Prozeßwasser- Fraktion) neben einem konzentrierten Rohstärke-Material erhalten wird. Die Prozeßwasser-Fraktion wird teilweise verdampft, teilweise im Kreislauf dem Verfahren rückgeführt. Das durch Verdampfen erhaltene Produkt kann zusammen mit den vorstehend erwähnten Fasern als Tierfutter verwendet werden.
• In Stufe e) werden Proteine von dem erhaltenen Stärke-Material, gebräuchlicherweise durch Zentrifugieren, abgetrennt. Die Protein-Fraktion wird konzentriert, entwässert und getrocknet. Schließlich wird in Stufe f) die Rohstärke in eine primäre (A) und sekundäre (B) Stärke-Fraktion mittels der
• Schwerkraft oder mittels Zentrifugalkräften, vorzugsweise in einer Multizyklon-Einheit, aufgetrennt. Stärke B besitzt eine schlechtere Qualität als Stärke A; Stärke B enthält noch Protein. Die Stärke B-Fraktion wird entwässert und kann dann vorteilhafterweise für jede Herstellung verwendet werden, bei der die Stärke-Qualität nicht kritisch ist, z. B. bei der Fermentierung. Die Stärke A-Fraktion wird gewaschen, entwässert und getrocknet.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Stärke aus Getreide, umfassend das Einwirkenlassen einer Behandlung in Wasser mit einem Enzym-Gemisch auf trocken gemahlene enthülste Getreidekörner in solcher Weise, daß die in den Körnern vorhandenen Verbindungen, mit Ausnahme der Stärke, hydrolysiert und solubiliviert werden, und das Isolieren der Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß Gerste als Getreide eingesetzt wird und das Verfahren die nachstehend genannten aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:

   a) Einwirkenlassen einer Behandlung in Wasser bei 40ºC bis 50ºC auf trocken gemahlene enthülste Körner mit einem Enzym-Gemisch, das Aktivitäten aufweist, die ausgewählt sind aus proteolytischen, Cellulase-, Hemicellulase-, β-Glucanase- und Pectinase-Aktivitäten, wobei das Enzym-Gemisch aus dem Mikroorganismus Trichoderina viridae erhalten wird und das Gemisch im Temperaturbereich von 40ºC bis 50ºC ohne α-Amylase-Aktivität ist,

   b) gegebenenfalls Homogenisieren des erhaltenen Produkts,

   c) Extrahieren der Stärke aus dem erhaltenen Produkt unter Zurücklassen von Fasern,

   d) Konzentrieren der Stärke zur Bildung einer Rohstärke- Fraktion und einer Prozeßwasser-Fraktion,

   e) Abtrennen der Proteine aus der erhaltenen Rohstärke-Fraktion und

   f) Auftrennen der erhaltenen proteinfreien Rohstärke-Fraktion in eine primäre und eine sekundäre Stärke-Fraktion.