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Verfahren zur Gewinnung von Protein aus proteinhaltigem Material Protein
wird für industrielle Zwecke aus proteinhaltigem Material, wie Erdnüssen und Sojabohnen,
gewonnen. Diese Proteingewinnung geht in großen Zügen auf folgende Weise vor sich.
Nach Schälen wird das Rohmaterial zwecks Ausscheidung von C51 und Fett gepreßt und
darauf mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Benzol oder Benzin, zwecks Auslösung
der letzten Reste 01 und Fett behandelt. Eventuell werden 0I und Fett nur
mit Hilfe eines Lösungsmittels dem Material entzogen, was etwas billiger sein kann,
obgleich das dabei erhaltene 01 oft von geringerer Güte ist. Nachdem
01 und Fett auf diese Weise entfernt worden sind, erhält man eine Masse,
die hauptsächlich aus Fasern und Proteinen besteht. Diese Masse wird gemahlen und
darauf mit @\'asser gemischt, dem Chemikalien, wie lauge- oder säurehaltige Flüssigkeit,
zugesetzt «-orden sind, so daß ein so hoher pH-Wert entsteht, daß sich die Proteine
ganz oder teilweise lösen. Die Flüssigkeit enthält danach noch ungelöste Bestandteile,
welche durch die nachfolgende, gewöhnlich aus einer kombinierten Filtrierung oder
Siebung und Zentrifugalseparierung bestehenden Behandlung entfernt werden. Es kommt
hierbei darauf an, diese aufgeschwämmten Bestandteile mit geringstmöglichem Verlust
an proteinhaltiger Flüssigkeit abzuscheiden. Die festen Bestandteile bestehen hauptsächlich
aus Fasern. Auf Grund des Vorkommens von Fasern von sehr geringer Größenordnung
kann kein so .feinmaschiges Filtertuch, z. B. Textiltuch, angewandt werden, daß
die filtrierte Flüssigkeit klar wird. Bei der Filtrierung
wird Metalldrahttuch
mit 8o bis too Maschen pro Zoll verwendet, und hierbei passiert ein Teil der feinen
Fasern das Fdlter und begleitet die filtrierte Flüssigkeit. Ein anderer Teil der
feinen Fasern haftet an den gröberen Fasern auf dem Filtertuch und kann dadurch
zusammen mit diesen in Form eines Breies oder einer Paste, die gleichfalls eine
gewisse Menge Proteinlösung enthält, aus dem Prozeß ausgeschieden werden. Die filtrierte
und zentrifugierte Flüssigkeit wird darauf chemisch und mechanisch behandelt, wobei
das Protein in feste Form übergeführt wird, so daß es gewonnen werden kann. Die
bei der Faserzentrifugierung abgetrennten festen Verunreinigungen können entweder
direkt aus dem Prozeß ausgeschieden oder gewaschen oder zwecks Gewinnung übriggebliebetien,
in gelöster Form vorhandenen Proteins in den Prozeß zurückgeleitet werden. Das im
vorhergehenden beschriebene Verfahren ist mit gewissen Nachteilen verbunden, indem
beispielsweise am Filter oft Betriebsstörungen entstehen, die voll der Forderung
herrühren, daß sich ein Teil der feineren Fasern auf dem Filter absetzen, jedoch
gleichwohl dieses nicht verstopfen soll. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß
sich die Fasern auf dem Filter in feuchtem Zustand absetzen, was einen dem Feuchtigkeitsgrad
entsprechenden Verlust an Proteinlösung bedeutet. Bei der Rückführung ausgespülten
gelösten Proteins oder Konzentrats von feineren Fasern besteht außerdem die Gefahr
der Anreicherung von feineren Fasern im System.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode, kontinuierlich eine
Protein in gelöster Form enthaltende Flüssigkeit von festen Verunreinigungen, wie
Fasern u. dgl., zu befreien, wobei die Flüssigkeit durch Grobsiebung nur oder hauptsächlich
von den Partikeln, die die Mundstücke der für die nachfolgende Separierung vorgesehenen
Zentrifugalseparatoren (Schleudermaschinen) verstopfen können, befreit wird. Die
filtrierte Flüssigkeit, die einen bedeutenden Teil -der festen Verunreinigungen
enthält, wird darauf in einem Zentrifugalseparator (einer Zentrifuge) einer Grobseparierung
unterworfen, wobei der größte Teil der größeren Partikeln kontinuierlich in Form
eines Schlammkonzentrats abgeschieden wird. Für die Separierung werden Separatoren
(Schleudermaschinen) verwandt, die mit an oder nahe an dem Umfang der Separatortrommel
gelegenen Schlammablauföffnungen, beispielsweise Mundstücken, versehen sind, wodurch
der Schlamm trotz seiner Neigung, in der Separatortrommel Ablagerungen mit geringem
Böschungswinkel zu bilden, in hochkonzentriertem Zustand abgeführt werden kann.
Nach dieser Zentrifugalseparierung enthält die Flüssigkeit immer noch zu viel Fasern,
die jedoch von geringer Größenordnung und sehr leicht sind. Die Flüssigkeit wird
deshalb einer weiteren Zentrifugierung, der sog. Feinseparierung, unterworfen. Diese
findet in Zentrifugalseparatoren (Schleudermaschinen) statt, die von anderer Ausführung
als die vorerwähnten sind. So sind diese mit Schlammablaufkanälen versehen, die
vom Innern der (konischen) Separatortrommel an der Stelle ihres größten Durchmessers
ausgehen, mit ihren Öffnungen jedoch näher dem Zentrum der Separatortrommel münden.
Diese Separatortrommeln können mit sehr steilen Wänden ausgeführt werden, da der
in diesen ausseparierte Schlamm sehr geringe Neigung besitzt, sich auf der Innenseite
der Separatortrommelwand anzuhäufen. Derartige Zentrifugen kommen insbesondere in
der Hefeindustrie vor und werden deshalb im folgenden der Einfachheit halber mit
Hefeseparatoren bezeichnet. Da die Konzentration der eintretenden Flüssigkeit verhältnismäßig
niedrig sein kann und man aus präktischen Gründen keine allzu kleinen Mundstücke
zu verwenden wünscht, kann es vorteilhaft sein, einen Teil des aus dem Separator
austretenden Schlammkor,zentrats entweder zum Einlauf des Separators oder durch
besondere Kanäle in die Nähe der Mundstücke in der Separatortrommel zurückzuführen.
Das bei der Grobseparierung erhaltene Konzentrat wird mit dem bei der Feinseparierung
erhaltenen gemischt, worauf eventuell Flüssigkeit zugeführt wird, zu der zwecks
Erreichung des gewünschten PH-Wertes Chemikalien zugesetzt werden können. Das Schlammkonzentrat
wird danach einem Separierungsprozeß, der Konzentratseparierung, unterworfen, und
zwar in Zentrifugalseparatoren, Schleudermaschinen od. dgl., die mit Schlammablaufsöffnungen
oder Mundstücken für kontinuierliche Ableitung des ausgeschleuderten Schlammes versehen
sind. Bei dieser Separierung wird die Kapazität so reguliert, daß die aus dem Separator
austretende Flüssigkeitskomponente so rein wird, daß sie in das System zurückgeführt
werden kann, ohne daß eine größere Anreicherung im System entsteht, als daß gleich
viel feine Verunreinigungen mit dem Konzentrat abgeschieden wie dem Prozeß zugeführt
werden. Falls dem gemischten aus der Grob- und Feinseparierung herstammenden Konzentrat
keine Flüssigkeit zugeführt wird, so kann die aus der Konzentratseparierung erhaltene
Flüssigkeit, sofern diese bis zu demselben Reinheitsgrad wie die bei der Feinseparierung
abgeführte Flüssigkeitskomponente separiert wird, mit dieser gemischt werden. Da
man indessen bei solcher Konzentratseparierung im austretenden Schlammkonzentrat
eine hohe Konzentration wünscht, 'kann doch der Fall eintreten, daß die bei der
Konzentratseparierung erhaltene Flüssigkeitskomponente infolge von Betriebsschwankungen
zeitweilig einen unzulässig hoben Fasergehalt aufweist, weshalb es zweckdienlich
sein kann, diese Flüssigkeitskomponente mit der für die Feinseparierun.g bestimmten
Flüssigkeit zu vereinigen, was jedoch dazu führt, daß die Anzahl der für die Feinseparierung
erforderlichen Separatoren erhöht werden kann. Wenn andererseits dem bei der Grob-und
Feinseparierung erhaltenen Konzentrat vor der Konzentratseparierung Flüssigkeit
zugeführt wird, so muß die bei dieser Separierung erhaltene Flüssigkeitskomponente
zum Anfang des Prozesses zurückgeführt werden, d. h. dorthin, wo Flüssigkeit zugeführt
wird, um das Protein zu lösen. Das bei
der Konzentratseparierung
erhaltene Schlammkonzentrat kann dann seinerseits mit evtl. mit Chemikalien zwecks
Erhaltung des gewünschten 1)11-\%'ertes versetzter Flüssigkeit gemischt und einem
weiteren Separierungsprozeß unterworfen werden, bei welch letzterem die Kapazität
in derselben Weise wie bei der ersten Konzentratseparierung reguliert und die erhaltene
separierte Flüssigkeit zuin Anfang des Prozesses zurückgeführt wird. Eine weitere
Vermischung und Separierung des Schlatninkonzentrats mit Rückführung von separierter
Flüssigkeit zum Anfang des Prozesses kann auf diese Weise in der gewünschten Anzahl
Arbeitsgänge vorgenommen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Zeichnung schematisch
veranschaulicht. Das evtl. von 01 und Fett in der Hauptsache befreite, vornelinilich
atis Proteinstoffen und Fasern bestehende .\tisgangsmaterial wird durch eine Leitung
i einer Nliillle 2 zugeführt, in welcher das Material evtl. gemahlen wird. Danach
oder evtl. gleichzeitig damit wird Flüssigkeit, beispielsweise durch eine Leitung
3, zugeführt, so daß sich ein pH-Wert von ungefähr 9 ergibt. Hierauf wird die Aufschl:inlinung
durch eine Leitung 4 nach einem Sielt 5 geleitet, auf dem durch Grobsiebung hauptsächlich
solche Partikel abgeschieden werden, die größer als die Schlainmablauföffnungen
in den nachfolgenden Separatoren sind. Die abgeschiedenen gröhereit Partikel werden
durch eine Leitung 6 und nach einer durch die Leitungen 7 bzw. 8 erfolgenden Zuführung
von Flüssigkeit und Zusatz von Chemikalien auf ein weiteres Sieb 9 geleitet. Die
vom Sieb 9 kommende Flüssigkeit wird durch eine Leitung io nach Leitung 3 zurückgeführt.
Weitere Siebungen unter Zuführung von Flüssigkeit zu dem vom Sieb g durch den Ablauf
ii austretenden Mischgut. können in beliebiger Anzahl ausgeführt werden, wobei die
durch die Siebe dtirclitretende Flüssigkeit jedesmal nach der Leitung 3 zurückgeführt
wird.
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Die bei der Hauptsiebung erhaltene Flüssigkeit, die einen großen Teil
der anfangs vorhandenen festen Bestandteile enthält, wird durch eine Leitung 12
nach einem Zentrifugalseparator (einer Schleudermaschine) 13 geleitet, um
dort einer Grobierung unterworfen zu werden, bei der der s separ Ilaill>tteil
der vorhandenen festen Bestandteile in l,'orni eines Konzentrats abgeschieden wird,
das durch den Ablauf 14 austritt und zum Teil durch die Leitung 15 zum Einlauf des
Separators oder direkt zu den Mundstücken im Innern der `eliaratortronitnel zurückgeführt
wird. Der Überrest wird durch eine Leitung 16 zwecks weiterer Behandlung weitergeleitet.
Die vom Sepa'rator i3 durch eine Leitung 17 austretende Flüssigkeitskomponente wird
in einem Separator (einer Schleudermaschine) 18 feinsepariert, der mit Selilainni:tl.>latifkanäleli
ausgerüstet ist, durch die der Schlamm vom Innern der Sepdratortrommel an der Stelle
ihres größten Durchmessers austritt tind durch die näher am Zentrum befindlichen
Schlammablaufkanäle abgeleitet wird. Die Zentrifugiertrommeln in diesen Zentrifugen
können mit steileren Wänden (kleinerem Konuswinkel) ausgeführt werden, als es für
die übrigen mit Mundstücken ausgerüsteten Separatoren üblich ist, da die Schlammpartikeln
klein und leicht sind und daher keine größere Neigung besitzen, in der Zentrifuge
(Separatorkugel) Ablagerungen mit steilem Böschungswinkel zu bilden. Auch bei dieser
Feinzentrifugierung (Feinseparierung) kann Schlammkonzentrat, wie auf der Zeichnung
angedeutet, durch eine Leitung 20 zum größeren oder kleineren Teil gleich wie in
der für den Separator 13 angegebenen Weise zurückgeführt werden. Angesichts
der im allgemeinen niedrigen Konzentration der durch die Leitung 17 dem Separator
18 zugeführten Flüssigkeit ist es zweckmäßig, auf diese Weise einen Teil des Schlammkonzentrats
zurückzuführen, da 'hierdurch die Schlammabläufe des Separators in der für den praktischen
Betrieb wünschenswerten Größe hergestellt werden können. Es kommt jedoch darauf
an, nicht zu viel Konzentrat zurückzuführen, da, wenn die Schl@ammkonzentration
zu weit gesteigert wird, unerwünschte Schlammahlagerungen in der Separatortrommel
entstehen können, trotzdem der Schlamm leicht ist. In dem Ausmaß, wie das Schlammkonzentrat
nicht nach dem Einlauf oder den Mundstücken des Separators zurückgeführt wird, erfolgt
Ableitung desselben durch eine Leitung 21 zwecks weiterer Behandlung. Die bei der
Feinseparierung erhaltene Flüssigkeitskomponente wird durch eine Leitung 22 zwecks
Ausfällung und Gewinnung der Eiweißstoffe abgeleitet.
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Zur weitergehenden Behandlung der bei der Grobseparierung und der
Feinseparierung erhaltenen und durch die Leitungen 16 bzw. 21 abgeleiteten Schlammkonzentrate
werden diese vereinigt und wird evtl. durch eine Leitung 23 Flüssigkeit zugeführt.
Der PH-Wert dieser Flüssigkeit wird durch Zusatz von durch eine Leitung 24 eingeführten
Chemikalien nach Wunsch reguliert. Das Schlammkonzentrat wird darauf in einem Zentrifugalseparator
25 einer Konzentratzentrifugierung unterworfen. Da die Konzentration des durch den
Separator i8 entzogenen Konzentrats, wie oben angezeigt, nicht zu sehr gesteigert
werden kann, mag es angebracht sein, . die Konzentratzentrifugierung vorzunehmen,
ohne vorher durch die Leitung 23 Flüssigkeit zuzuführen. Die Konzentratseparierung
(Konzentratschleuderung) geschieht hierdurch ohne Verdünnung der Proteinlösung,
und die vom Konzentratseparator (der KonzentratzentrifUge) 25 durch die Leitung
26 fließende Flüssigkeitskomponente kann deshalb zurückgeführt und durch eine Leitung
27 mit der aus dem Zentrifugalseparator 18 durch die Leitung 22 kommenden feinseparierten
Proteinlösung gemischt oder durch eine Leitung 28 mit der durch die Leitung
17 dem Separator 18 zugeführten Flüssigkeit vereinigt werden. Die Konzentratseparierung
muß derart durchgeführt werden, daß für das vom Konzentratseparator 25 durch den
Ablauf 3o austretende
Konzentrat höchstmögliche Konzentration erzielt
wird. Auf Grund von Betriebsschwankungen kann deshalb die durch den Ablauf 26 austretende
Flüssigkeitskomponente zeitweilig zu viel Fasern enthalten, weshalb Rückführung
dieser Flüssigkeitskomponente durch die Leitung 28 nach der Eintrittsseite des Separators
18 vorzuziehen ist, trotzdem dadurch die Anzahl Feinseparatoren 18 oder deren Kapazität
erhöht werden müßte.
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Falls das von den Separatoren 13 und 18 kommende Konzentrat vor der
Zentrifugierung im Separator 25 durch die Leitung 23 mit Flüssigkeit vermischt wird,
so ist es am zweckmäßigsten, wenn die durch den Ablauf 26 austretende Fliissigkeitskoniponente
zur Leitung 3 zurückgeführt wird, was auf der Zeichnung durch eine Leitung 29 angedeutet
ist. Bezüglich der Konzentratschleuderung im Separator 25 gilt im übrigen, daß diese
mit einer so bemessenen Kapazität ausgeführt werden soll, daß die zentrifugierte,
durch den Ablauf 26 abgeleitete Flüssigkeitskomponente so rein wird, daß sie zurückgeleitet
werden kann, ohne daß eine größere Anreicherung im System entsteht, und daß gleich
viel feine Verunreinigungen mit dem Konzentrat abgeschieden wie dem Prozeß zugeführt
werden. Einen Teil des vom oder von den Konzentratseparatoren 25 austretenden Schlammkonzentrats
kann man auf dieselbe wie die für die Separatoren 13 und 18 angegebene Weise
wiederholt durch den Separator zirkulieren lassen, was durch die Leitung 31 angedeutet
wird. Der Rest des aus der Zentrifuge 25 entnommenen Konzentrats kann durch eine
Leitung 32 nach einem weiteren Separator 35 geleitet werden, evtl. nach Zuführung
von Flüssigkeit und Zusatz von Chemikalien zwecks Regulierung des PH-Wertes durch
die Leitungen 33 bzw. 34. Diese Separierung wird auf dieselbe Weise ausgeführt wie
die vorhergehende. Hierbei wird jedoch die vom Separator 35 durch den Ablauf 36
austretende Flüssigkeitskomponente am zweckmäßigsten zur Leitung 3 zurückgeführt,
da diese Flüssigkeit einen niedrigeren Gehalt an gelöstem Protein enthält. Das aus
dem Separator 35 entnommene Konzentrat (vgl. 37) kann seinerseits durch die Leitung
38 mit Flüssigkeit bzw. durch die Leitung 39 mit Chemikalien vermischt und in der
Zentrifuge 4o nochmals separiert werden (s. 37 bis 42). Die bei 41 abzentrifugierte
Flüssigkeit kann wieder in die Leitung 3 ganz oder teilweise zurückgeführt werden.
Die Separierung und Waschung kann auf diese \\'eise in einer beliebigen Anzahl Stufen
ausgeführt werden.
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Durch die Leitung 3 wird eine Flüssigkeit mit bestimmtem pH-Wert zugeführt,
und ihre Menge soll zu der zugeführten Menge Preßrückstand in einem bestiiiiinten
Verhältnis stehen. Zur Erhaltung dieses Flüssigkeitsgleichgewichts werden durch
Leitungen 43, 44 Flüssigkeit und Chemikalien in erforderlichem -Maße zugeführt.
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In dem schematischen Fließbild der Zeichnung sind Absperr- oder Drosselventile,
Regelapparate ti. dgl. Einrichtungen nicht mit dargestellt. Als Zentrifugen können,
soweit nicht anders angegeben, Siebschleudern oder sieblose Schleudern mit kontinuierlicher
oder auch periodischer Entleerung benutzt «-erden.