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Verfahren zur Gewinnung von Protein aus proteinhaltigem Material Zu
industriellen Zwecken wird Protein aus proteinhaltigem Material, wie Erdnüssen und
Sojabohnen, gewonnen. Das Verfahren ist hierbei gewöhnlich das folgende: Nach dem
Schälen wird das Rohmaterial gepreßt, und Öl und Fett werden aus demselben abgetrennt.
Es wird dann mit einem Lösungsmittel, z. B. Benzol oder Benzin, zum Herauslösen
der letzten 01- und Fettreste behandelt. Eventuell werden C)1 und Fett nur
durch Anwendung eines Lösungsmittels aus dem Material gewonnen. Dieses Verfahren
ist etwas billiger in der Ausführung, obwohl das 01 dabei von schlechterer
Qualität wird. Nachdem 01 und Fett abgetrennt worden sind, bleibt eine Masse
zurück, die hauptsächlich aus Fibern bzw. Fasern und Proteinen besteht. Die Masse
wird gemahlen und dann oder im Zusammenhang hiermit mit Wasser gemischt, welches
mit Chemikalien, wie lauge- oder säurehaltiger Flüssigkeit, versetzt worden ist,
so daß ein solcher pH-Wert erhalten wird, daß die Proteine ganz oder teilweise in
Lösung gehen. Die Flüssigkeit enthält dann noch eine große oder kleine Menge ungelöster
Bestandteile, welche hauptsächlich aus ungelösten Proteinen und Fibern oder Fasern
und auch anderen Bestandteilen, wie Stärke und Sand, bestehen. Diese ungelösten
Bestandteile werden dann in einer besonderen Behandlung, gewöhnlich durch Filtrieren
oder Sieben und eine damit kombinierte Zentrifugalseparierung, entfernt. Die filtrierte
und zentrifugierte
Flüssigkeit wird dann wieder mit Chemikalien,
wie lauge- oder säurehaltiger Flüssigkeit, versetzt, so daß ein solcher pH-Wert
erhalten wird, daß die gelösten Proteine wieder in gewünschtem Maße ausgefällt werden.
Die Flüssigkeit mit dem ausgefällten Protein enthält jedoch noch etliche gelöste
Bestandteile, welche nebst der Flüssigkeit durch Waschen aus dem Protein ganz oder
teilweise entfernt werden sollen. Die Flüssigkeit wird dabei zweckmäßigerweise zuerst
einer Behandlung z. B. in Zentrifugalseparatoren, Schleudermaschinen od. dgl. unterworfen.
Die hierbei abgetrennte Flüssigkeitskomponente wird aus dem Prozeß abgeführt, da
sie gelöste Stoffe enthält, deren Anreicherung man vermeiden will, und eventuell
einer besonderen Behandlung zur Gewinnung von Nebenprodukten unterworfen. Das bei
der Konzentrierung erhaltene Proteinkonzentrat wird dann der vorerwähnten Waschung
unterworfen, die in Zentrifugalseparatoren, Schleudermaschinen od. dgl. ausgeführt
werden kann, welche für kontinuierliche Ableitung des Proteins in der Form eines
Konzentrates durch in der Wand der Separatortrommel vorgesehene Löcher oder Mundstücke
eingerichtet sind. Diese Separierung kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen,
wobei das Konzentrat einer vorhergehenden Stufe mit Flüssigkeit verdünnt wird, bevor
es in einer nachfolgenden Stufe zentrifugiert wird. Durch das Waschen wird ein Konzentrat
erhalten, das hauptsächlich aus reinem Protein besteht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung künstlich
koagulierten Proteins aus einer proteinhaltigen Flüssigkeit, wobei Protein durch
Zusatz eines Lösungsmittels, z. B. lauge-oder säurehaltiger Flüssigkeit, zu einem
großen oder kleinen Teil aufgelöst wird und ungelöste Bestandteile dann wenigstens
teilweise entfernt werden und Protein schließlich durch Zusatz eines Fällungsmittels,
z. B. Schwefelsäure, in separierbarer Form ausgefällt wird. Das wesentlich Kennzeichnende
der Erfindung ist, daß die proteinhaltige Flüssigkeit nach der Proteinausfällung
in einem Zentrifugalseparator konzentriert wird und daß der hierbei abzentrifugierte
Schlamm unter Flüssigkeitszufuhr einer weiteren Zentrifugalseparierung in einer
oder mehreren Stufen zwecks Auswaschens der in dem Schlamm enthaltenen gelösten
Bestandteile unterworfen wird und daß die bei dem ersten Auswaschen aus dem Separator
abgehende Flüssigkeitskomponente ganz oder teilweise vor der Stelle, wo das Lösungsmittel
zugesetzt wird, in den Prozeß zurückgeführt wird. Ein solches Verfahren bietet besondere
Vorteile, welche unter anderem in einem reduzierten Wassserv erbrauch und einem
erhöhten Gehalt an löslichen Bestandteilen im ganzen Prozeß bestehen, wodurch die
Möglichkeit zur Gewinnung derselben größer wird, bevor sie im Zusammenhang mit der
Konzentrierung des Proteins aus dem Prozeß entfernt werden.
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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform des Verfahrens wird die bei
dem ersten Auswaschen aus dem Separator abgehende Flüssigkeitskomponente vor der
Zurückführung zum Auslaugen desjenigen Schlammes verwendet, der bei der Filtrierung
der gelöste Proteine enthaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird unten unter Hinweis auf die
Zeichnungen näher beschrieben, welche Fließbilder für vier verschiedene Ausführungsbeispiele
zur Proteingewinnung darstellen. Bei dem schematischen Fließbild Abb. i erfolgt
das Waschen oder Auslaugen des Proteins nur in einer Stufe, gemäß dem Schema Abb.
2 in zwei Stufen. Gemäß der Abb. 3 erfolgt das Waschen oder Auslaugen des Filterschlammes
in einer Stufe vermittels von der Separierung zurückgeführter Flüssigkeit, während
schließlich gemäß Abb. 4 ein entsprechendes Waschen oder Auslaugen in zwei Stufen
ausgeführt wird.
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In Abb. i wird der nach dem Pressen und/oder der Extraktion des COls
aus dem Rohmaterial erhaltene Rückstand, der sogenannte Preßkuchenrückstand, welcher
hauptsächlich Fibern, Fasern und Proteinstoffe enthält, durch eine Leitung i einer
Mühle 2 zwecks Mahlens zugeführt, wonach das gemahlene Material der durch eine Leitung
3 eintretenden Flüssigkeit zugeführt wird, in der das Protein aufgelöst werden soll.
Zwecks Einstellung eines zweckmäßigen pH-Wertes, z. B. pH=7, wird außerdem durch
eine Leitung .4 Säure oder Lauge zugeführt. Eventuell wird die Säure oder die Lauge
bereits in der Leitung 3 zugesetzt, wie mit dem gestrichelten Pfeil 4.a angedeutet.
Die Flüssigkeit wird dann zum Entfernen ungelöster Bestandteile durch eine Filteranordnung,
einen Separator, eine Schleudermaschine od. dgl. 5 behandelt. Hierzu wird zweckmäßigerweise
ein sogenanntes kontinuierlich umlaufendes Filter, z. B. ein Drehfilter, verwendet.
Bei dieser Behandlung wird der hauptsächliche Teil der festen Verunreinigungen abgetrennt,
welche durch den Ablauf 6 abgehen. Der gereinigten Flüssigkeit, die durch eine Leitung
7 abgeht, wird durch eine Leitung S ein Fällungsmittel, z. B. Schwefelsäure, zurAusfällung
von Protein aus der Lösung zugeführt. Sie wird dann in einem Separator, einer Schleudermaschine
od. dgl. 9 konzentriert, wobei eine Flüssigkeitskomponente erhalten wird, die den
hauptsächlichen Teil der noch gelösten Bestandteile enthält und durch den Ablauf
io abgeleitet wird.
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Die ganze Menge oder wenigstens der hauptsächliche Teil dieser Flüssigkeit
wird gemäß der Erfindung aus dem Prozeß abgeführt. Bei der Konzentrierung wird außerdem
ein Proteinkonzentrat erhalten, das durch eine Leitung i i einem zweiten Separator
13 zwecks Auswaschens in dem Protein noch vorhandener gelöster Bestandteile
zugeleitet wird. Zu diesem Zweck wird dem Proteinkonzentrat durch eine Leitung 12
vor der letzten Separierung Flüssigkeit, gewöhnlich reines Wasser, zugesetzt. Aus
dem Separator 13 wird durch einen Ablauf 14 fertigbehandeltes Proteinkonzentrat
und durch den anderen Ablauf 15 eine Flüssigkeitskomponente abgeleitet, die nur
eine kleine Menge gelöster Bestandteile enthält, so daß diese Flüssigkeit gemäß
der Erfindung zurückgeführt werden kann, um wiederum
zur Auflösung
von Protein verwendet zu werden. Diese Flüssigkeit wird deshalb in die Leitung 3
zurückgeführt.
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Es ist möglich, bei dieser Arbeitsweise die Behandlung in dem Separator
13 so auszuführen, da.ß die durch den Ablauf 15 abfließende Flüssigkeitskomponente
auch eine große oder kleine Menge unvollständig ausseparierten, ausgefällten Proteins
enthält, das durch die Rückführung gewonnen wird. Es kann im allgemeinen erforderlich
sein, außer der durch die Leitung 15 zurückgeführten Flüssigkeitsmenge noch
weitere Flüssigkeit für die Proteinauflösung zuzuführen. Diese Flüssigkeit kann
entweder von außen zugeführtes Wasser sein oder, wie durch die gestrichelte Leitung
16 angedeutet, zu einem großen oder kleinen Teil aus von dem Konzentrierungsseparator
9 durch den Ablauf io abfließender Flüssigkeit bestehen, da sie nur einen kleinen
Teil der durch die Leitung 3 zugeführten Gesamtflüssigkeitsmenge ausmacht. Wenn
ein sehr gutes Auswaschen des Proteins erforderlich ist, kann es notwendig sein,
nur einen kleinen Teil der aus dem Separator 13 abfließenden Flüssigkeitskomponente
zurückzuführen, Der restliche Teil wird in diesem Fall durch den Ablauf 17 aus dem
Prozeß abgeführt.
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Bei der Anlage gemäß Abb. 2 erfolgt, wie erwähnt, das Auswaschen des
Proteins in zwei Stufen. Diese Anlage unterscheidet sich jedoch von der in der Abb.
i gezeigten nur durch das Anordnen der Separaturen, indem das aus dem Separatur
13 durch den Ablauf 14 herausgenommene Konzentrat nach Vermischung mit durch die
Leitung 18 zugeführter Flüssigkeit, gewöhnlich reinem Wasser, einem weiteren Waschen
in einem Zentrifugalseparator i9 unterworfen wird, aus dem das fertigbehandelte
Proteinkonzentrat durch einen Ablauf 2o herausgenommen wird. Die von diesem Separatur
abfließende Flüssigkeit wird durch eine Leitung 2,1 zurückgeführt und mit dem dem
Separatur 13 zugeleiteten Proteinkonzentrat vermischt, wodurch der sonst erforderliche
Flüssigkeitszusatz durch die Leitung 12 unnötig gemacht wird. Die aus dem Separatur
i9 abfließende Flüssigkeitskomponente kann auch durch die Leitung 22 zu der aus
dem Separatur 13 abfließenden Flüssigkeitskomponente geleitet und mit dieser vermischt
werden, was indessen gewöhnlich Einen höheren Verbrauch an Wasser bedeutet.
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Gemäß der Abb. 3 ist nach der Filteranordnung 5 ein Zentrifugalseparator
5a vorgesehen, dem durch die Leitung 7" die aus dem Filter 5 kommende filtrierte
Flüssigkeit zugeführt wird. Es wird hierbei angenommen, daß das Filter 5, weil die
zu filtrierende Flüssigkeit feine Fibern, Fasern od. dgl. enthält, die auf das Filtermedium
verstopfend wirken, nicht aus Textiltuch od. dgl. bestehen kann, sondern aus Metalldrahttuch
mit etwa 8o bis ioo Maschen je Zoll ausgeführt ist. Aus diesem Grunde bleiben gewisse
feine Fibern, Fasern usw. nicht auf dem Filter, sondern gehen mit der filtrierten
Flüssigkeit ab. Diese feinen Fibern werden statt dessen zusammen mit einer gewissen
Flüssigkeitsmenge in dem Zentrifugalseparator 5a abgetrennt und von hier durch die
Leitung 4a zur Einlaufseite des Filters 5 zurückgeführt.
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DieseZentrifugalseparierung kann gegebenenfalls in zwei Stufen ausgeführt
werden, wobei das in der ersten Stufe erhaltene Schlammkonzentrat dem Separator
der zweiten Stufe zugeführt wird und das aus diesem Separator abgeleitete Schlammkonzentrat
dem Filter in der oben angegebenen Weise wieder zugeführt wird. Die Flüssigkeitsbestandteile
von den beiden Separierungsstufen können solchenfalis miteinander vermischt werden,
oder man kann den Flüssigkeitsbestandteil vom Separator der zweiten Stufe mit der
vom Filter zum Separator der ersten Separierungsstufe strömenden Flüssigkeit vermischen.
Gegebenenfalls kann man das von der Zentrifuge oder den Zentrifugen abgeleitete
Schlammkonzentrat in einer besonderen Filteranordnung be handeln und die aus dieser
austretende Flüssigkeit mit der vom Filter 5 zu der Zentrifuge oder den Zentrifugen
strömenden Flüssigkeit sich vermischen lassen, wobei die in der besonderen Filteranordnung
abgetrennten Verunreinigungen dem Prozeß entzogen werden. Die zentrifugierte gereinigte
Proteinlösung wird durch die Leitung 7b aus dem Separatur 5a abgeleitet;
ihr wird durch die Leitung 8 ein Fällungsmittel, z. B. Schwefeldioxyd, zugesetzt,
so daß ein PH-Wert von etwa 5 erhalten wird, wodurch eine größere oder kleinere
Menge des in der Flüssigkeit gelösten Proteins wieder ausgefällt wird. Die Fällung
wird dann in einem Zentrifugalseparator 9 konzentriert, welcher zweckmäßigerweise
für kontinuierliche Abführung des Schlammkonzentrates eingerichtet ist. Dieses wird
nach Verdünnung mit durch eine Leitung 12 zugeführter Flüssigkeit, zweckmäßigerweise
reinem Wasser, zwecks Waschens durch eine Leitung i i dem Separatur 13 zugeführt,
der ebenfalls für kontinuierliche Abführung des Schlammkonzentrates eingerichtet
sein kann. Aus dem Separatur 9 wird eine Flüssigkeitskomponente herausgenommen,
welche durch die Leitung io aus dem Prozeß abgeführt wird. Diese Flüssigkeitskomponente
enthält den hauptsächlichen Teil der restlichen gelösten Bestandteile und kann deshalb
zweckmäßigerweise zwecks Gewinnung von Nebenprodukten für sich behandelt werden.
Das fertigbehandelte Protein geht durch eine Leitung 14 aus dem Separatur 13 ab
und durch eine Leitung 15 eine Flüssigkeitskomponente, die hauptsächlich reinsepariert
worden ist. Diese Flüssigkeitskomponente wird nach Verdünnung mit Wasser, das durch
eine Leitung 24 zugeführt wird, durch eine Leitung 23 mit dem aus dem Filter 5 durch
die Leitung 6 kommenden Schlammkonzentrat zusammengeführt und einer z. B. aus einem
Filter, einem Schüttelsieb, einem Separatur od. dgl. bestehenden Auslaugungsanordnung
27 zugeleitet, um hier für die Auslaugung dieses Schlammkonzentrates verwendet
zu werden. Der somit durch die Leitung 213 in den Prozeß wieder eingeführten Flüssigkeit
wird durch eine Leitung 26 beispielsweise Soda zugesetzt, um einen pH-Wert-9 zu
erreichen. Die aus der Auslaugungsanordnung 27 kommende Flüssigkeitskomponente hat
somit einen gleichartigen pH-Wert wie die denn
Filter 5 zugeführte
Flüssigkeit. Gemäß der Erfindung wird die aus der Auslaugungsanordnung 27 kommende
Flüssigkeit durch eine Leitung 29 wieder in den Prozeß eingeführt, indem sie der
Leitung 3 zugeleitet wird. Die in der Auslaugungsanordnung 27 abgetrennten festen
Komponenten werden durch eine Leitung 28 aus dem Prozeß abgeleitet. Unter gewissen
Umständen kann es wünschenswert sein, der Auslaugungseinrichtung 27 nur einen Teil
der aus dem Separator 13 kommenden Flüssigkeitskomponente zuzuführen. Der restliche
Teil derselben wird dann entweder durch eine Leitung 25 zu der Einlaufseite des
Filters 5 zurückgeführt oder durch die Leitung 17 aus dem Prozeß abgeführt.
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Bei dem Verfahren gemäß Abb. 4 erfolgt die Auslaugung der aus dem
Filter 5 kommenden festen Bestandteile, wie erwähnt, in zwei Stufen. Die Flüssigkeit
von der ersten Auslaugungsanordnung 27 wird in derselben Weise, wie im Zusammenhang
mit der Abb. 3 beschrieben, durch eine Leitung 29 zur Einlaufseite des Filters 5
zurückgeführt. Die aus der Auslaugungsanordnung 27 durch die Leitung 28 abgehenden
festen Bestandteile werden der Auslaugungsanordnung 3o der zweiten Stufe zugeführt,
die wie in der ersten Stufe ein Filter, ein Schüttelsieb, ein Zentrifugalseparator
(Schleudermaschine) od. dgl. sein kann. Die aus dieser Auslaugungseinrichtung abgehende
Flüssigkeitskomponente wird hierbei durch eine Leitung 31 zur Einlaufseite der Auslaugungsanordnung
27 der ersten Stufe zurückgeführt, während die festen Bestandteile durch eine Leitung
32 aus dem Prozeß abgeleitet werden. Die aus dem Separator 13 abfließende Flüssigkeitskomponente
wird in diesem Fall in erster Linie als Auslaugungsflüssigkeit in der Auslaugungsanordnung
30 der zweiten Stufe verwendet und somit hier mit dem durch die Leitung 28
zugeführten Schlammkonzentrat zusammengeführt. Unter Umständen kann auch hier ein
Teil der durch die Leitung 23. zurückgeführten Flüssigkeit über die Leitung 25 der
Einlaufseite des Filters 5 zugeleitet werden.
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Die Erfindung ist auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
nicht beschränkt. Es können weitere Hilfseinrichtungen oder Abänderungen vorgesehen
sein, beispielsweise kann das Schlammkonzentrat zwischen den Separatoren oder Schleudermaschinen
(Zentrifugen) vorteilhaft in Behälter, Reaktionsgefäße od. dgl. eingeführt oder
durch solche hindurchgeleitet werden, welche z. B. der im Proteinkoagulat eingeschlossenen
Flüssigkeit Zeit zur Diffusion bieten.